专利名称：一种自然能源不间断供电系统的制作方法
技术领域：
本发明属于新能源技术领域，尤其涉及一种自然能源不间断供电系统。
背景技术：
广大的家庭和企业通过接入供电网络以获取电能。近年来，随着科技的发展和进步，家庭和企业的耗电量也与日俱增，但是电网建设却没有同步发展。这使得远距离输电线路的输送容量不断增大，输电消耗增加，并且受电端对外来电力的依赖程度也不断提高。因此，如何建立家庭或企业适用的供电系统，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自然能源不间断供电系统，可以利用自然能源就近为用户不间断供电。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种自然能源不间断供电系统，包括多角塔楼、垂直风力发电机、氢气发生器、氢气存储器和氢燃料电池；所述多角塔楼为开放式结构，包括塔基、位于塔基上侧的支撑层和塔顶，所述支撑层具有多个从中心向外部呈发射状延伸的拐角；在所述多角塔楼的支撑层的各个拐角分别竖直安装一个或多个所述垂直风力发电机；各个所述垂直风力发电机的电能输出端与所述氢气发生器连接，同时各个所述垂直风力发电机的电能输出端与用电单元连接；所述氢气发生器的氢气输出端与所述氢气存储器的进气口连接；所述氢气存储器的出气口与所述氢燃料电池的进气口连接；所述氢燃料电池的电能输出端与所述用电单元连接。优选的，在上述自然能源不间断供电系统中，所述多角塔楼的支撑层的各个拐角的一个边上设置有墙体，各个拐角的一面封闭，另一面开放。优选的，在上述自然能源不间断供电系统中，所述氢气发生器包括主体室、分隔器、燃料液存储室、氢分离室、催化剂室、第一软袋和第二软袋；所述分隔器设置于所述主体室内，将所述主体室分隔为空间相互独立的燃料液存储室和氢分离室，所述氢分离室的侧壁上设置有氢气输出口 ；所述第二软袋放置于所述燃料液存储室中，用于存储燃料液；所述第一软袋放置于所述氢分离室中，用于对氢气进行净化处理，所述第一软袋上设置有出气口，在所述第一软袋的出气口处设置有第一气体渗透膜；所述催化剂室位于所述主体室的外部，所述催化剂室的入口通过燃料导管连通至所述第二软袋，所述催化剂室的出口通过氢气导管连通至所述第一软袋，并且在所述燃料导管上设置有泵；所述第二软袋中的燃料液在泵的作用下通过所述燃料导管进入所述催化剂室后，在催化剂的作用下所述燃料液发生水解反应生成氢气。优选的，在上述自然能源不间断供电系统中，所述分隔器包括第一支架、第二支架、第一调节器、第二调节器和主体；所述第一支架和第二支架分别固定安装在所述主体室中靠近所述氢分离室端的内壁上；所述主体可滑动的安装在所述主体室中靠近所述燃料液存储室端的内壁上；所述第一调节器的一端连接至所述第一支架、另一端连接至所述主体；所述第二调节器的一端连接至所述第二支架、另一端连接至所述主体；在氢气发生器运行过程中所述第一调节器和第二调节器推动所述主体向所述燃料液存储器所处方向移动。优选的，在上述自然能源不间断供电系统中，所述燃料液存储室的侧壁上设置有排放管道，氢气发生器中的第二软袋上设置有出气口，所述第二软袋的出气口处设置有第二气体渗透膜。优选的，在上述自然能源不间断供电系统中，还包括设置于所述多角塔楼的塔顶的太阳能发电装置，所述太阳能发电装置的电能输出端分别与所述氢气发生器和所述用电单元连接。优选的，在上述自然能源不间断供电系统中，还包括生物质能发电装置，所述生物质能发电装置的电能输出端分别与所述氢气发生器和所述用电单元连接。优选的，在上述自然能源不间断供电系统中，还包括蓄电池，所述蓄电池分别与各个所述垂直风力发电机的电能输出端、所述太阳能发电装置的电能输出端，以及所述生物质能发电装置的电能输出端连接。优选的，在上述自然能源不间断供电系统中，各个所述垂直风力发电机的电能输出端、所述太阳能发电装置的电能输出端，以及所述生物质能发电装置的电能输出端通过双向电表与电网连接。由此可见，本发明的有益效果为本发明公开的自然能源不间断供电系统中，供电系统的主要结构为塔楼，可以设置在家庭或企业的空旷区域或者建筑物的顶部，该供电系统中的垂直风力发电机利用风能产生电能，该电能可以直接为用户的用电单元供电，也可以用于生产氢气，在垂直风力发电机无法满足用户的用电需求时，由氢燃料电池为用户供电。因此，本发明公开的自然能源不间断供电系统，可以就近为用户不间断供电。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明公开的一种自然能源不间断供电系统的结构示意图；图2为本发明公开的一种多角塔楼的结构示意图3为图2中支撑层的结构示意图；图4为本发明公开的一种氢气发生器的结构不意图；图5为本发明公开的另一种氢气发生器的结构示意图；图6为本发明公开的另一种自然能源不间断供电系统的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明公开了一种自然能源不间断供电系统，可以利用自然能源就近为用户不间断供电。参见图1和图2，图1为本发明公开的一种自然能源不间断供电系统的结构示意图，图2为本发明公开的一种多角塔楼的结构示意图。该自然能源不间断供电系统包括多角塔楼1、垂直风力发电机2、氢气存储器3、氢气发生器4和氢燃料电池5。其中多角塔楼I为开放式结构，主要包括塔基11、位于塔基11上侧的支撑层12和13，以及塔顶14。各个支撑层具有多个从中心向外部呈发射状延伸的拐角。在图2所示多角塔楼I中，支撑层12和13均具有8个拐角(请参见图3)，多角塔楼I具体为八角塔楼。需要说明的是，多角塔楼I中支撑层的数量任意，本发明不对其进行限定，在图1示出的多角塔楼I中设置两个支撑层。在多角塔楼I的支撑层中的各个拐角处，分别竖直安装一个或多个垂直风力发电机2。实施中，垂直风力发电机2可以采用现有的结构。在图1示出的垂直风力发电机2包括发电机(图中未示出);连接在发电机的转轴上的轮毂21 ;多个垂直风叶22，该垂直风叶22可以为塑料风叶或其他轻质高强度材料的风叶；每个垂直风叶22通过多个连杆23连接至轮毂21。由于多角塔楼I为开放结构，并且在多角塔楼I的支撑层12和13的各个拐角处均设置有垂直风力发电机2，因此无论任何方向的风都可以使垂直风力发电机2中的垂直风叶22转动。并且，当任何一个方向来风时，由于多角塔楼I内的中空风力旋转场的作用，产生旋转以及同时向上的风，能够带动每个拐角处的垂直风力发电机2中的垂直风叶22旋转，同时，旋转的垂直风叶22又加速和加强了多角塔楼I内的中空风力旋转场，从而每个拐角处的垂直风力发电机2都能够产生大量的电能。各个垂直风力发电机2的电能输出端与氢气发生器4连接，同时各个垂直风力发电机2的电能输出端与用户的用电单元6连接。各个垂直风力发电机2产生的电能为用户的用电单元6供电，同时将产生的电能传输至氢气发生器4，电解氢气发生器4中的水或者燃料液，产生氢气和氧气。氢气发生器4的氢气输出端与氢气存储器3的进气口连接,氢气存储器3的出气口与氢燃料电池5连接，氢燃料电池5的电能输出端与用电单元6连接。氢气发生器4利用垂直风力发电机2产生的电能制造氢气，并将制造的氢气传输至氢气存储器3进行存储。当自然能源不间断供电系统处于无风或微风状态，垂直风力发电机2无法满足用户的用电需求时，氢燃料电池5从氢气存储器3中获取氢气，并利用氢气发电，为用户的用电单兀6供电。本发明公开的自然能源不间断供电系统中，供电系统的主要结构为塔楼，可以设置在家庭或企业的空旷区域或者建筑物的顶部，该供电系统中的垂直风力发电机利用风能产生电能，该电能可以直接为用户的用电单元供电，也可以用于生产氢气，在垂直风力发电机无法满足用户的用电需求时，由氢燃料电池为用户供电。因此，本发明公开的自然能源不间断供电系统，可以为用户就近不间断供电。实施中，为了加强多角塔楼I的中空风力旋转场，可以进一步对多角塔楼I的结构进行改进。例如在多角塔楼I的支撑层的各个拐角的一个边上设置墙体，从而保证各个拐角的一面封闭，另一面开放。结合图1进行说明，在支撑层12和13的各个拐角的一个边上设置墙体15。另外，还可以将多角塔楼I中的塔基11和支撑层均设置为中空结构，并且在塔基11上开设门16和窗口 17(如图2中所示)，通过塔基11上的门16和窗口 17的风，也可以加速和加强多角塔楼I内的中空风力旋转场，从而提高各个垂直风力发电机2的垂直风叶22在较小风力的作用下的转速，从而提供大量电能。在上述公开的自然能源不间断供电系统中，可以进一步设置氧气存储器(图中未不出)。氢气发生器4的氧气输出端与该氧气存储器的进气口连接,氢气发生器4在反应过程中产生的氧气存储于氧气存储器，之后可以将存储有氧气的氧气存储器运输至医疗机构，作为医用氧气使用，也可以提供给其他需要氧气的工业机构使用。另外，在本发明上述公开的各个自然能源不间断供电系统中，氢气发生器可以采用多种现有结构。本发明详细公开一种氢气发生器的结构。参见图4，图4为本发明公开的一种氢气发生器的结构示意图。该氢气发生器包括主体室41、分隔器42、燃料液存储室43、氢分离室44、催化剂室45、第一软袋46和第二软袋47。其中，分隔器42设置于主体室41内，将主体室41分隔为相互独立的两个空间，其中一个记为燃料液存储室43，另一个记为氢分离室44。在氢分离室44的侧壁上设置有氢气输出口 48。第二软袋47放置于燃料液存储室43中，用于存储燃料液。燃料液可以是水，也可以是非纯净水、海水，也可以是加入氢化金属燃料液体，对于某些应用来说，还包含稳定剂，如氢氧化钠。在第二软袋47中的燃料液包括一个或多个具有氢的复合金属，一般化学式为MBH4。M是一个碱金属，从第一组(原集团1A)条的兀素周期表中选择,例如锂,钠和钾,在某些情况下M也可以是铵或有机体；B是从组13元素周期表(前组)第IIIA部选定的元素，例如硼，铝和镓；H是氢元素。本发明使用的是硼氢化钠(NaBH4)。使用硼氢化钠所生产的氢气是典型的高纯度无碳杂质和高湿度的。任何化学氢化物水解所产生的化学氢将有类似的特征。硼氢化钠生产氢能时没有被检测到一氧化碳气体。这是值得注意的，因为大多数燃料电池，尤其是质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池，需要高品质的氢气。一氧化碳将会使催化剂中毒，最终将破坏燃料电池。碳氢化合物重整产生氢气的方法，含有一氧化碳和二氧化碳，一氧化碳需要进一步处理，然后将一氧化碳删除。第一软袋46放置于氢分离室44中，用于对氢气进行净化处理。在第一软袋46上设置有一个出气口，在该出气口处设置有第一气体渗透膜49。
催化剂室45位于主体室41的外部，催化剂室45包括一个入口和一个出口。其中，催化剂室45的入口通过燃料导管410连通至第二软袋47，催化剂室45的出口通过氢气导管411连通至第一软袋46，并且在燃料导管410上设置有泵412。氢气发生器运行过程中，在泵412的作用下，第二软袋47中的燃料液通过燃料导管410进入催化剂室45中，燃料液在催化剂的作用下发生水解反应生成氢气，生成的氢气通过氢气导管411进入第一软袋46中，之后从第一软袋46上的出气口透过第一气体渗透膜49进入氢分离室44,最终从氢分离室44侧壁上的氢气输出口 48排出，排出的氢气被存储于氢气存储器3。需要说明的是，分隔器42可以为板状结构(如图4所示)，该板状结构的分隔器42将主体室41分隔为燃料液存储室43和氢分离室44。当然，分隔器42也可以为其他结构，下面结合图5进行说明。参见图5，图5为本发明公开的另一种氢气发生器的结构示意图。该氢气发生器包括主体室41、分隔器42、燃料液存储室43、氢分离室44、催化剂室45、第一软袋46和第二软袋47。图5所示氢气发生器与图4所示氢气发生器的区别仅在于分隔器42的结构，下面进行详细说明。 分隔器42包括第一支架421、第二支架422、第一调节器423、第二调节器424和主体425。其中，第一支架421和第二支架422分别固定安装在主体室41中靠近氢分离室端的内壁上，主体425可滑动的安装在主体室41中靠近燃料液存储室端的内壁上，第一调节器423的一端连接至第一支架421、另一端连接至主体425，第二调节器424的一端连接至第二支架422、另一端连接至主体425。在氢气发生器运行过程中第一调节器423和第二调节器424推动主体425向燃料液存储室所处方向移动。实施中，第一调节器423和第二调节器424可以采用弹簧、弹簧钢板或充气弹簧活塞。随着水解反应的进行，第二软袋47中的燃料液被逐渐消耗，当分隔器42采用图5所示结构时，第一调节器423和第二调节器424推动主体425向燃料液存储室所处方向移动，有利于保持第二软袋47的压力恒定，使得第二软袋47中的燃料液更容易进入催化剂室45中。优选的，在燃料液存储室43的侧壁上设置有排放管道413，氢气发生器中的第二软袋47上设置有出气口(图中未示出)，在第二软袋47的出气口处设置有第二气体渗透膜414。当催化剂室45中的氢气通过燃料导管410进入第二软袋47时，氢气可以通过第二软袋47上的出气口进入燃料液存储室43，最终通过排放管道413排出，排出的氢气被存储于氢气存储器3。参见图6，图6为本发明公开的一种自然能源不间断供电系统的结构示意图。该自然能源不间断供电系统包括多角塔楼(图中未示出)、垂直风力发电机2、氢气存储器3、氢气发生器4、氢燃料电池5、太阳能发电装置7和生物质能发电装置8。仅就与图1所示自然能源不间断供电系统的区别进行说明。在图6所示自然能源不间断供电系统中，进一步设置太阳能发电装置7和生物质能发电装置8。太阳能发电装置7设置在多角塔楼的塔顶，其电能输出端分别与氢气发生器4和用电单元6连接。太阳能发电装置7利用太阳能产生电能，为用户的用电单元6供电，同时将产生的电能传输至氢气发生器4，电解氢气发生器4中的水或者燃料液，产生氢气和氧气。生物质能发电装置8设置在多角塔楼的周围或多角塔楼附近的空旷区域，其电能输出端分别与氢气发生器4和用电单元6连接。生物质能发电装置8利用生物垃圾(如食品垃圾和植物遗体垃圾)产生电能，为用户的用电单元6供电，同时将产生的电能传输至氢气发生器4，电解氢气发生器4中的水或者燃料液，产生氢气和氧气。在图6所示的自然能源不间断供电系统中，同时利用风能、太阳能和生物质能发电，有利于进一步提闻电能的广量。优选的，在图6公开的自然能源不间断供电系统中，可以进一步设置蓄电池，该蓄电池分别与各个垂直风力发电机的电能输出端、太阳能发电装置的电能输出端，以及生物质能发电装置的电能输出端连接。当供电系统产生大量电能时，蓄电池可以辅助储存电能。另外，可以将各个垂直风力发电机的电能输出端、太阳能发电装置的电能输出端，以及生物质能发电装置的电能输出端通过双向电表连接至电网。在自然能源不间断供电系统发电量较大、有剩余电能的情况下，可将剩余的电能通过双向电表传输至电网，其他的用电客户可以通过电网使用。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种自然能源不间断供电系统，其特征在于，包括多角塔楼、垂直风力发电机、氢气发生器、氢气存储器和氢燃料电池； 所述多角塔楼为开放式结构，包括塔基、位于塔基上侧的支撑层和塔顶，所述支撑层具有多个从中心向外部呈发射状延伸的拐角； 在所述多角塔楼的支撑层的各个拐角分别竖直安装一个或多个所述垂直风力发电机； 各个所述垂直风力发电机的电能输出端与所述氢气发生器连接，同时各个所述垂直风力发电机的电能输出端与用电单元连接； 所述氢气发生器的氢气输出端与所述氢气存储器的进气口连接； 所述氢气存储器的出气口与所述氢燃料电池的进气口连接； 所述氢燃料电池的电能输出端与所述用电单元连接。
2.根据权利要求1所述的自然能源不间断供电系统，其特征在于，所述多角塔楼的支撑层的各个拐角的一个边上设置有墙体，各个拐角的一面封闭，另一面开放。
3.根据权利要求2中所述的自然能源不间断供电系统，其特征在于，所述氢气发生器包括主体室、分隔器、燃料液存储室、氢分离室、催化剂室、第一软袋和第二软袋； 所述分隔器设置于所述主体室内，将所述主体室分隔为空间相互独立的燃料液存储室和氢分离室，所述氢 分离室的侧壁上设置有氢气输出口 ； 所述第二软袋放置于所述燃料液存储室中，用于存储燃料液； 所述第一软袋放置于所述氢分离室中，用于对氢气进行净化处理，所述第一软袋上设置有出气口，在所述第一软袋的出气口处设置有第一气体渗透膜； 所述催化剂室位于所述主体室的外部，所述催化剂室的入口通过燃料导管连通至所述第二软袋，所述催化剂室的出口通过氢气导管连通至所述第一软袋，并且在所述燃料导管上设置有泵； 所述第二软袋中的燃料液在泵的作用下通过所述燃料导管进入所述催化剂室后，在催化剂的作用下所述燃料液发生水解反应生成氢气。
4.根据权利要求3所述的自然能源不间断供电系统，其特征在于，所述分隔器包括第一支架、第二支架、第一调节器、第二调节器和主体； 所述第一支架和第二支架分别固定安装在所述主体室中靠近所述氢分离室端的内壁上； 所述主体可滑动的安装在所述主体室中靠近所述燃料液存储室端的内壁上； 所述第一调节器的一端连接至所述第一支架、另一端连接至所述主体； 所述第二调节器的一端连接至所述第二支架、另一端连接至所述主体； 在氢气发生器运行过程中所述第一调节器和第二调节器推动所述主体向所述燃料液存储器所处方向移动。
5.根据权利要求4所述的自然能源不间断供电系统，其特征在于，所述燃料液存储室的侧壁上设置有排放管道，氢气发生器中的第二软袋上设置有出气口，所述第二软袋的出气口处设置有第二气体渗透膜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的自然能源不间断供电系统，其特征在于，还包括设置于所述多角塔楼的塔顶的太阳能发电装置，所述太阳能发电装置的电能输出端分别与所述氢气发生器和所述用电单元连接。
7.根据权利要求6所述的自然能源不间断供电系统，其特征在于，还包括生物质能发电装置，所述生物质能发电装置的电能输出端分别与所述氢气发生器和所述用电单元连接。
8.根据权利要求7所述的自然能源不间断供电系统，其特征在于，还包括蓄电池，所述蓄电池分别与各个所述垂直风力发电机的电能输出端、所述太阳能发电装置的电能输出端，以及所述生物质能发电装置的电能输出端连接。
9.根据权利要求8所述的自然能源不间断供电系统，其特征在于，各个所述垂直风力发电机的电能输出端、所述太阳能发电装置的电能输出端，以及所述生物质能发电装置的电能输出端通过双向电·表与电网连接。
全文摘要
本发明公开了一种自然能源不间断供电系统，多角塔楼为开放式结构，包括塔基、位于塔基上侧的支撑层和塔顶，支撑层具有多个从中心向外部呈发射状延伸的拐角；在支撑层的各个拐角分别竖直安装一个或多个垂直风力发电机；各垂直风力发电机的电能输出端同时与氢气发生器和用电单元连接；氢气发生器的氢气输出端与氢气存储器的进气口连接；氢气存储器的出气口与氢燃料电池的进气口连接；氢燃料电池的电能输出端与用电单元连接。本发明公开的自然能源不间断供电系统，可以直接为用户的用电单元供电，也可以用于生产氢气，在垂直风力发电机无法满足用户的用电需求时，由氢燃料电池为用户供电，因此，可以就近为用户不间断供电。
文档编号F03D11/00GK103075305SQ20121056429
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者张建洲 申请人:张建洲