一种水氢能源自供电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于甲醇制氢供电技术领域，涉及一种供电系统，尤其涉及一种水氢能源自供电系统。
【背景技术】
[0002]能源危机和生态危机一直困扰着世界各国政府，同样也困扰着中国政府，特别是中国是农业大国，几亿农民的增产增收也一直纠结着各级政府。多年来的探索虽有所成效，但一直没有重大突破。
[0003]应用能态科学与工程的思维和视角，通过对现存农业食品生产经济模式的分析，结合自然能源的特征，发现自然能源和食品生产具有非常相似的特征。可以得出结论:自然能源的生产基地在农村，完全可以在农村建立食品和自然能源联产的新农村经济模式，称之为能态农业经济或农村能态经济。
[0004]从技术层面看，几项主流自然能源发电技术已经成熟:10kw太阳能聚热斯特林发电机已实现商业化；风力发电机也已实现商业化；生物质制沼气已普及多年。所存在的问题是，这些可大量获取的自然能源的储存一直困扰着人类。
[0005]为了有效利用农村中大量存在的秸杆和畜禽排泄物，一些地区的农村开始利用秸杆和畜禽排泄物制造沼气。沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。人畜粪便、秸杆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧(没有氧气)条件下发酵，即被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气是一种混合气体，可以燃烧。沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。
[0006]沼气是多种气体的混合物，一般含甲烷50?70%，其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。其特性与天然气相似。空气中如含有8.6?20.8% (按体积计)的沼气时，就会形成爆炸性的混合气体。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外，还可作内燃机的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。经沼气装置发酵后排出的料液和沉渣，含有较丰富的营养物质，可用作肥料和饲料。
[0007]沼气是一些有机物质，在一定的温度、湿度、酸度条件下，隔绝空气(如用沼气池)，经微生物作用(发酵)而产生的可燃性气体。它含有少量硫化氢，所以略带臭味。发酵是复杂的生物化学变化，有许多微生物参与。
[0008]反应大致分两个阶段:(1)微生物把复杂的有机物质中的糖类、脂肪、蛋白质降解成简单的物质，如低级脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氢气和硫化氢等。(2)由甲烷菌种的作用，使一些简单的物质变成甲烷。要正常地产生沼气，必须为微生物创造良好的条件，使它能生存、繁殖。
[0009]沼气池必须符合多种条件。首先，沼气池要密闭。有机物质发酵成沼气，是多种厌氧菌活动的结果，因此要造成一个厌氧菌活动的缺氧环境。在建造沼气池时要注意隔绝空气，不透气、不渗水。其次，沼气池里要维持20?40°C，因为通常在这种温度下产气率最高。第三，沼气池要有充足的养分。微生物要生存、繁殖，必须从发酵物质中吸取养分。在沼气池的发酵原料中，人畜粪便能提供氮元素，农作物的秸杆等纤维素能提供碳元素。第四，发酵原料要含适量水，一般要求沼气池的发酵原料中含水80%左右，过多或过少都对产气不利。第五，沼气池的pH值一般控制在7?8.5。
[0010]人们对沼气的利用主要是通过使其燃烧的方式获得能量，能源的利用率较低。同时，利用沼气发电的技术也确有存在，但现有的发电系统是通过沼气燃烧的方式进行热能发电，能量转化效率较低，因此未能广泛应用。
[0011]此外，如今人们对风能、太阳能等自然能源的利用还有局限，通常是直接供电或者存储在电池中，若还有剩余电能则无法存储，这在无形中也是对资源的一种浪费。
[0012]有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的供电方式，以便克服现有供电方式的上述缺陷。
【实用新型内容】
[0013]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种水氢能源自供电系统，可根据发电量、用电量控制能源的存储及输出，更有利于充分地利用能源，节能环保。
[0014]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:
[0015]—种水氢能源自供电系统，所述系统包括:风能发电单元、太阳能发电单元、甲醇发电单元、充电电池、充电单元、甲醇存储单元、沼气制醇单元、氢制醇单元、电制氢单元、主控单元；
[0016]所述主控单元分别连接风能发电单元、太阳能发电单元、甲醇发电单元、充电电池、充电单元、沼气制醇单元、氢制醇单元、电制氢单元，获取各个单元的数据，控制各个单元工作；
[0017]所述风能发电单元、太阳能发电单元、甲醇发电单元分别连接用电设备，直接为用电设备供电；
[0018]所述风能发电单元、太阳能发电单元、甲醇发电单元分别连接充电单元，通过充电单元为充电电池充电；
[0019]所述主控单元还用以获取用电设备的开启状态信号；同时，主控单元获取风能发电单元、太阳能发电单元、甲醇发电单元的实时发电量数据；
[0020]所述沼气制醇单元用以将生物质通过发酵制得甲醇，将制得的甲醇存储至甲醇存储单元；
[0021]所述甲醇发电单元利用甲醇发电，同时生成二氧化碳，将生成的二氧化碳输送至氢制醇单元；
[0022]所述电制氢单元用以将水电解，得到氢气及氧气，将氢气输送至氢制醇单元；
[0023]所述氢制醇单元用以利用氢气、二氧化碳制得甲醇；
[0024]所述甲醇发电单元包括:固态氢气储存容器、快速启动装置、液体储存容器、原料输送装置、制氢设备、膜分离装置、氢气发电装置；
[0025]所述制氢设备包括换热器、气化室、重整室；膜分离装置设置于分离室内，分离室设置于重整室的上部；
[0026]所述固态氢气储存容器、液体储存容器分别与制氢设备连接；液体储存容器中储存有液态的甲醇和水；
[0027]通过固态氢气储存容器中储存固态氢气或/和快速启动装置为制氢设备提供启动能源；
[0028]所述固态氢气储存容器中储存固态氢气，当制氢系统启动时，通过气化模块将固态氢气转换为气态氢气，气态氢气为氢气发电装置发电，作为制氢设备的启动电源；
[0029]所述快速启动装置包括第一启动装置、第二启动装置；所述第一启动装置包括第一加热机构、第一气化管路，第一气化管路的内径为1?2mm，第一气化管路紧密地缠绕于第一加热机构上；所述第一气化管路的一端连接液体储存容器，通过原料输送装置将甲醇送入第一气化管路中；第一气化管路的另一端输出被气化的甲醇，而后通过点火机构点火燃烧；或者，第一气化管路的另一端输出被气化的甲醇，且输出的甲醇温度达到自燃点，甲醇从第一气化管路输出后直接自燃；所述第二启动装置包括第二气化管路，第二气化管路的主体设置于所述重整室内，第一气化管路或/和第二气化管路输出的甲醇为重整室加热的同时加热第二气化管路，将第二气化管路中的甲醇气化；所述重整室内壁设有加热管路，加热管路内放有催化剂；所述快速启动装置通过加热所述加热管路为重整室加热；
[0030]所述液体储存容器中的甲醇和水通过原料输送装置输送至换热器换热，换热后进入气化室气化；所述原料输送装置提供动力，将液体储存容器中的原料输送至制氢设备；
[0031]气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室，重整室内设有催化剂；
[0032]所述氢气发电装置连接制氢设备，将发出的部分直流电输送至制氢设备；制氢设备通过自己制得的直流电带动电磁加热装置为重整室、分离室加热；
[0033]所述电磁加热装置包括形成重整室的重整缸体、形成分离室的分离缸体，设置于重整缸体外的第一加热线圈，分离缸体外的第二加热线圈，重整缸体、分离缸体内的温度传感器、压力传感器，以及电磁控制器；电磁控制器根据温度传感器、压力传感器感应到的数据控制第一加热线圈、第二加热线圈的电流，能使重整室、分离室瞬间达到设定温度；
[0034]所述分离室内设有膜分离器，从膜分离器的产气端得到氢气；所述制氢设备制得的氢气输送至膜分离装置进行分离；
[0035]所述膜分离装置为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置，镀膜层为钯银合金；
[0036]所述氢气发电装置为燃料电池系统，燃料电池系统包括:气体供给装置、电堆；所述气体供给装置利用压缩的气体作为动力，自动输送至电堆中；
[0037]所述燃料电池系统还包括空气进气管路、出气管路；所述压缩的气体主要为氧气；空气与氧气在混合容器混合后进入电堆；
[0038]所述燃料电池系统还包括气体调节系统；所述气体调节系统包括阀门调节控制装置，以及氧气含量传感器或/和压缩气体压缩比传感器；
[0039]所述氧气含量传感器用以感应混合容器中混合的空气与氧气中氧气的含量，并将感应到的数据发送至阀门调节控制装置；
[0040]所述压缩气体压缩比传感器用以感应压缩氧气的压缩比，并将感应到的数据发送至阀门调节控制装置；
[0041]所述阀门调节控制装置根据氧气含量传感器或/和压缩气体压缩比传感器的感应结果调节氧气输送阀门、空气输送阀门，控制压缩氧气、空气的输送比例；压缩氧气进入混合容器后产生的动力将混合气体推送至电堆反应；
[0042]所述燃料电池系统还包括湿化系统，湿化系统包括湿度交换容器、湿度交换管路，湿度交换管路为空气进气管路的一部分；所述反应后气体出气管路输送至湿度交换容器，
[0043]所述湿度交换管路的材料只透水不透气，使得反应后气体与自然空气进行湿度交换，而气体之间无法流通。
[0044]一种水氢能源自供电系统，所述系统包括:自然能发电单元、甲醇发电单元、充电电池、充电单元、甲醇存储单元、