船用OWC-OB波浪能集成系统

文档序号:33713472发布日期:2023-04-01 02:04阅读:116来源:国知局
船用OWC-OB波浪能集成系统
船用owc-ob波浪能集成系统
技术领域
1.本发明涉及船舶发电技术领域,具体而言是一种船用owc-ob波浪能集成系统。


背景技术:

2.现有的船舶发电基本依靠的是柴油发电机发电和太阳能发电,发电方式有限,近几年出现了振荡水柱(owc)发电和振荡浮子(ob)发电,振荡水柱(owc)发电是利用一个固定在海面上的固定结构,然后固定结构底部设置进水口,顶部具有排气口,排气口连接发电机,波浪进入固定结构内驱动气体由排气口排出,驱动发电机的叶片进行发电。振荡浮子(ob)发电是利用海浪驱动浮子升降,将浮子的升降往复运动转换为驱动发电机发电运动。这两种方式都是单独实现的,没有将二者结合起来进行效率更高的发电。同时现有的文献中只考虑了发电机构,并没有考虑过发电后电力存储问题。


技术实现要素:

3.根据上述技术问题,而提供一种船用owc-ob波浪能集成系统,其采用owc和ob结合发电。
4.本发明技术方案如下:
5.船用owc-ob波浪能集成系统,包括:owc-ob波能集成装置和大容量船用储能电池;
6.所述owc-ob波能集成装置包括浮在水面上的浮筒,所述浮筒底部具有进水口,上部设置有出气孔;所述出气孔排出的气体驱动发电机的叶片转动实现发电;波浪进入浮筒内,驱动气体有出气孔排出进行发电,同时利用浮筒的上下振荡加剧出气孔排出气体的排出量和排出压力,实现owc和ob的结合,提高发电效率,且结构简单易实现,可以将owc-ob波能集成装置柔性安装在船侧随船运动即可。
7.所述发电机通过整流器与所述大容量船用储能电池的第一充电端连接,发出的电能通过整流器整流为直流电,并于所述大容量船用储能电池内储存,所述大容量船用储能电池的放电端通过充放电控制器与交变逆流器连接,所述交变逆流器与船上的用电设备连接。
8.优选地,所述大容量船用储能电池的第二充电端通过所述充放电控制器与船上的太阳能发电装置连接。
9.所述大容量船用储能电池包括置于电解液中的正极、负极和隔膜,所述正极与所述负极之间通过所述隔膜隔开。
10.所述正极由内至外依次包括与所述隔膜贴合的正极片、与所述正极片贴合的正极活性物质和与所述正极活性物质贴合的正极保护层;
11.所述负极由内至外依次包括与所述隔膜贴合的负极片、与所述负极片贴合的负极活性物质和与所述负极活性物质贴合的负极保护层。
12.所述电解液为磷酸锂盐溶液。
13.所述发电机为空气涡轮发电机。
14.优选地,所述正极片保护层和所述负极保护层均由nep溶液、pvdf溶液和纳米氧化铝xz-l20溶液搅拌后涂于铝箔上形成,nep溶液中nep的质量分数为250%,pvdf溶液中pvdf的质量分数为10%,纳米氧化铝xz-l20溶液中纳米氧化铝xz-l20的质量分数为100%;
15.优选地,所述正极活性物质由nep溶液、pvdf溶液、碳纳米管分散液、活性炭溶液、石墨烯粉末搅拌后涂于铝箔上形成;nep溶液中nep的质量分数为80%,pvdf溶液中pvdf的质量分数为10%,碳纳米管分散液中的碳纳米管的质量分数为11%,活性炭溶液中活性炭的质量分数为82%,石墨烯粉末中石墨烯的质量分数为7%;
16.优选地,所述正极片由nep溶液、pvdf溶液、镍钴锰酸锂粉末、磷酸铁锂粉末、高比容钽粉搅拌后涂于铝箔上形成,nep溶液中的nep的质量分数为80%,pvdf溶液中的pvdf的质量分数为10%,镍钴锰酸锂粉末中的镍钴锰酸锂质量分数为52%,磷酸铁锂粉末中的磷酸铁锂的质量分数为47.3%,高比容钽粉中钽粉的质量分数为0.7%;
17.优选地,所述负极片由nep溶液、pvdf溶液、碳纳米管分散液、活性炭粉末、石墨烯粉末搅拌后形成,nep溶液中nep质量分数为80%,pvdf溶液中pvdf质量分数为10%,7%碳纳米管分散液中碳纳米管的质量分数为7%,活性炭粉末中活性炭质量分数为86%,石墨烯粉末中的石墨烯质量分数为7%。
18.优选地,负极片活性物质:主要由nep溶液、pvdf溶液、碳纳米管分散液、活性炭粉末、钛酸锂粉末、石墨烯粉末等构成。nep溶液中nep的质量分数为80%,pvdf溶液中的pvdf的质量分数为10%,碳纳米管分散液中的碳纳米管的质量分数为16%,活性炭粉末中的活性炭的质量分数为77%,钛酸锂粉末中的钛酸锂的质量分数为77%,石墨烯粉末中的质量分数为7%。
19.较现有技术相比,本发明具有以下优点:
20.1、本发明将owc和ob结合进行发电,发电效率更高。
21.2、本发明采用的大容量船用储能电池将发出的电进行收集存储。
22.3、本发明将大容量船用储能电池与太阳能结合,增加了船上的电能储量。
23.基于上述理由本发明可在船用发电等领域广泛推广。
附图说明
24.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做以简单地介绍,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。
25.图1为本发明船用owc-ob波浪能集成系统示意图。
26.图2为本发明owc-ob波能集成装置仰视图。
27.图3为本发明owc-ob波能集成装置与owc和ob产生的能量对比图(吃水量相同)。
28.图4为本发明owc-ob波能集成装置与owc和ob产生的能量对比图(孔径相同)。
具体实施方式
29.需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
30.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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
31.需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
32.除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时,应当清楚,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
33.在本发明的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制:方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
34.为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而,示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位),并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
35.此外,需要说明的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
36.如图1~4所示,船用owc-ob波浪能集成系统,包括:owc-ob波能集成装置1和大容量船用储能电池2;
37.所述owc-ob波能集成装置1包括浮在水面上的浮筒11,所述浮筒底部具有进水口12,上部设置有出气孔13;所述出气孔13排出的气体驱动发电机7的叶片转动实现发电,所述发电机7为空气涡轮发电机;波浪进入浮筒内,驱动气体有出气孔13排出进行发电,同时
利用浮筒11的上下振荡加剧出气孔13排出气体的排出量和排出压力,实现owc和ob的结合,提高发电效率,且结构简单易实现,可以将owc-ob波能集成装置柔性安装在船侧随船运动即可。
38.所述发电机7通过整流器3与所述大容量船用储能电池2的第一充电端连接,发出的电能通过整流器3整流为直流电,并于所述大容量船用储能电池2内储存,所述大容量船用储能电池2的放电端通过充放电控制器4与交变逆流器5连接,所述交变逆流器5与船上的用电设备连接。
39.所述大容量船用储能电池2的第二充电端通过所述充放电控制器4与船上的太阳能发电装置6连接。
40.所述大容量船用储能电池2包括置于电解液中的正极、负极和隔膜21,所述正极与所述负极之间通过所述隔膜21隔开。所述电解液为磷酸锂盐溶液。
41.所述正极由内至外依次包括与所述隔膜21贴合的正极片22、与所述正极片22贴合的正极活性物质23和与所述正极活性物质23贴合的正极保护层24;
42.所述负极由内至外依次包括与所述隔膜21贴合的负极片25、与所述负极片25贴合的负极活性物质26和与所述负极活性物质26贴合的负极保护层27。
43.所述正极片保护层24和所述负极保护层27均由nep溶液、pvdf溶液和纳米氧化铝xz-l20溶液搅拌后涂于铝箔上形成,nep溶液中nep的质量分数为250%,pvdf溶液中pvdf的质量分数为10%,纳米氧化铝xz-l20溶液中纳米氧化铝xz-l20的质量分数为100%;
44.所述正极活性物质23由nep溶液、pvdf溶液、碳纳米管分散液、活性炭溶液、石墨烯粉末搅拌后涂于铝箔上形成;nep溶液中nep的质量分数为80%,pvdf溶液中pvdf的质量分数为10%,碳纳米管分散液中的碳纳米管的质量分数为11%,活性炭溶液中活性炭的质量分数为82%,石墨烯粉末中石墨烯的质量分数为7%;
45.所述正极片22由nep溶液、pvdf溶液、镍钴锰酸锂粉末、磷酸铁锂粉末、高比容钽粉搅拌后涂于铝箔上形成,nep溶液中的nep的质量分数为80%,pvdf溶液中的pvdf的质量分数为10%,镍钴锰酸锂粉末中的镍钴锰酸锂质量分数为52%,磷酸铁锂粉末中的磷酸铁锂的质量分数为47.3%,高比容钽粉中钽粉的质量分数为0.7%;
46.所述负极片25由nep溶液、pvdf溶液、碳纳米管分散液、活性炭粉末、石墨烯粉末搅拌后形成,nep溶液中nep质量分数为80%,pvdf溶液中pvdf质量分数为10%,7%碳纳米管分散液中碳纳米管的质量分数为7%,活性炭粉末中活性炭质量分数为86%,石墨烯粉末中的石墨烯质量分数为7%。
47.负极片活性物质26主要由nep溶液、pvdf溶液、碳纳米管分散液、活性炭粉末、钛酸锂粉末、石墨烯粉末等构成。nep溶液中nep的质量分数为80%,pvdf溶液中的pvdf的质量分数为10%,碳纳米管分散液中的碳纳米管的质量分数为16%,活性炭粉末中的活性炭的质量分数为77%,钛酸锂粉末中的钛酸锂的质量分数为77%,石墨烯粉末中的质量分数为7%。
48.如图3所示,其中(a)为单独的ob系统在吃水0.1、0.15和0.2m时,其产生的能量,(b)为单独的owc系统在吃水0.1、0.15和0.2m时,其产生的能量,(c)为本实施方式中采用owc-ob波能集成装置所产生的能量。
49.如图4所示,其中(a)为单独的ob系统在出气孔13的孔径为25mm、35mm、45mm时,其
产生的能量,(b)为单独的owc系统在出气孔13的孔径为25mm、35mm、45mm时,其产生的能量,(c)为本实施方式中采用owc-ob波能集成装置在出气孔13的孔径为25mm、35mm、45mm时,其产生的能量。
50.从图中可以看出,owc-ob波能集成装置在同等吃水量和同等孔径下,所产生的能量基本上等同于或略大于单独的ob与owc产生的能量之和,可以证明本实施方式中采用的owc-ob波能集成装置的可行性及优越性。
51.最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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