一种风电-太阳能制氢装置制造方法
【专利摘要】一种风电-太阳能制氢装置，属能源领域。其特征是，本装置由电动势起伏的直流电源，起伏直流电压分配器，阳光电解箱方阵，温差发电箱，补水箱及保温层构成；直流电压分配器根据直流电压的大小使导体滚轴连接到电解箱方阵中相应的导电片上，这样就能保证在直流电压随机变化情况下，电解箱仍然在允许的范围内正常工作；温差发电箱中温差发电片的热端固定在电解箱的后璧上，冷端固定在冷却板上；补水箱与电解箱由虹吸管连通；温差发电箱可作为电解水电源；电解箱的侧壁，温差发电箱的侧壁，及补水箱覆盖有保温层。这种装置能显著提高风能、光能利用效率。
【专利说明】—种风电-太阳能制氢装置
[0001]【技术领域】:本发明属能源领域。
[0002]【背景技术】:风力发电无疑是风能利用的一种重要方式，但其储存与输送并不容易。特高压输电尽管在技术上看似可行，然而其风险(自然灾难及战争)极大，而且造价极高。因此，国内外并未普遍实行。
[0003]风能、太阳能的根本特征在于，两者皆是分布式能源。‘集中’不符合其‘分布式’的本性。因此，将随机、起伏的风能、太阳能就地转化为易于保存运输的燃料是必要的，也是可行的。
[0004]充分有效地利用、储存风能、太阳能、海浪能这些永不衰竭的绿色能源毫无疑问是极其重要的。特别是对于我国的城镇化，更有重要意义。电力与燃料是城镇生活的重要条件。我国对城乡普遍供电已经实现，而燃料问题却远未解决、也难以解决。
[0005]氢气是重要的工业原料；氢气本身就是很好的燃料，汽、柴油加氢可提高石油的燃烧值；氢气与二氧化碳可合成甲烷等气体或液体燃料，毫无疑问，这样的廉价绿色能源装置的市场必然是十分广阔的。因此，用风能、太阳能制作氢气、进而制作安全、易于储存运输的甲烷等燃料是很必要的。
[0006]本发明提出了一种风电一太阳能制氢装置，有机结合风能、太阳能，将风电场变为氢气厂，从而部分解决城镇化的燃料问题。
[0007]
【发明内容】
:1.本装置由电动势随机、起伏的直流电源，起伏直流电压分配器(简称直流电压分配器)，阳光电解箱(简称电解箱)方阵，温差发电箱，补水箱及保温层构成；直流电源与直流电压分配器连通，直流电压分配器上的导体滚轴与电解箱方阵上的导电片连通，直流电压分配器根据直流电压的大小使导体滚轴连接到电解箱方阵中相应的导电片上；温差发电箱中温差发电片的热端固定在电解箱的后璧、也是温差发电箱的前壁上，温差发电片的冷端固定在冷却板、即温差发`电箱的后壁上；冷却板上固定有冷却水管，当电解箱温度高于电解适宜温度Ttl时，冷却水管中自动流过冷却水，流过冷却水管的水进入补水箱中；补水箱与电解箱由虹吸管连通；温差发电箱可作为电解水电源；电解箱的侧壁，温差发电箱的侧壁，及补水箱覆盖有保温层。
[0008]由于电动势是随机发生、起伏变化的，所以输出的直流电压也是随机、起伏变化的。直流电压分配器就是针对这种起伏变化的直流电压设计的，使得无论直流电压怎样升降，都有相应数目的电解箱正常工作。
[0009]不同于传统电解池，这里的阳光电解箱既能用于电解，也能吸收阳光，从而使得电能与光能得到充分利用。
[0010]这里的温差发电箱的作用是为了充分利用电解箱的余热，而余热的利用有多种方式，因此温差发电箱不是完全必要的。例如，可以直接将冷却水管固定在电解箱的壁上，然后直接利用被加热的冷却水；也可以将被加热的冷却水继续加热到适宜的温度，再用于温差发电。
[0011]这里的直流电源可以由风力或任何一种起伏不定的动力(如波浪)带动。
[0012]2.上述的电解箱方阵是由N2个、电阻为Rtl的电解箱按图2中的电路图并连及串联成的电解箱组，第η个电解箱方阵由η2电解箱组成，η= 1，…N，并依次连接有(η_1)个开关kfkjP η个导电片Lp LfLn,对于第N个电解箱方阵，Ln替换为滑动电阻Rm ;当第η个导电片Ln与电源连通时，其它导电片与直流电压分配器断开，开关kfkn都自动闭合，而开关km，m≥n+1，都断开，第η个电解箱方阵的总电阻是
【权利要求】
1.一种风电-太阳能制氢装置，其特征是，这种装置由电动势随机、起伏的直流电源，起伏直流电压分配器，阳光电解箱方阵，温差发电箱，补水箱及保温层构成；直流电源与直流电压分配器连通，直流电压分配器上的导体滚轴与电解箱方阵上的导电片连通，直流电压分配器根据直流电压的大小使导体滚轴连接到电解箱方阵中相应的导电片上；温差发电箱中温差发电片的热端固定在电解箱的后璧、也是温差发电箱的前壁上，温差发电片的冷端固定在冷却板、即温差发电箱的后壁上；冷却板上固定有冷却水管，当电解箱温度高于电解适宜温度Ttl时，冷却水管中自动流过冷却水，流过冷却水管的水进入补水箱中；补水箱与电解箱由虹吸管连通；温差发电箱可作为电解水电源；电解箱的侧壁，温差发电箱的侧壁，及补水箱覆盖有保温层。
2.根据权利要求1所述的风能、太阳能制氢装置，其特征是，其中电解箱方阵是由N2个、电阻为Rtl的电解箱按图2中的电路图并连及串联成的电解箱组，第η个电解箱方阵由η2电解箱组成，η = I,…N,并依次连接有(η-l)个开关lv..kn和η个导电片L1'Lf Ln,对于第N个电解箱方阵，Ln替换为滑动电阻Rm ;当第η个导电片Ln与电源连通时，其它导电片与直流电压分配器断开，开关lv..kn都自动闭合，而开关km，m≥n+1，都断开，第η个电解箱方阵的总电阻是
3.根据权利要求1所述的风能、太阳能制氢装置，其特征是，其中的直流电压分配器由串联有电阻R1的电磁铁，及固定在弹簧上、并固定有导体滚轴的永久磁铁构成，图1是其结构图；电磁铁回路与电解箱方阵回路并连到电源上；当电压(n+1)Vtl > V ^ nV0时，滑动导体滚轴与电解箱方阵中的导电片Ln连接。
4.根据权利要求1所述的风能、太阳能制氢装置，其特征是，其中的电压自动分配器的第二种实现方式、对于N = 4电解箱方阵的电路图是图3及图4，直流电压经保护开关FA引入，由启动器Q1-Q4控制其开或关；启动器Q1-Q4由光电继电器J1-J4对应控制其开或关；光电继电器J1-J4受控于电压变化光电信号输出器PV ;光电继电器J1-J4工作状态由Z1-Z4对应显示；对于任意N，其结构依此类推。
5.根据权利要求1所述的风能、太阳能制氢装置，其特征是，其中的阳光电解箱由电解板、前壁、后壁及周边围成，电解箱填充有碱、或酸、或盐的水溶液；电解板由负极导电板、正极导电板及位于正、负极导电板中间的离子透膜构成，负极导电板是透光导电膜或均匀分布有许多穿透孔的导电板，负极导电板可以是石墨板，正极导电板可以是钛合金电极板，负、正极导电板分别与电源的负、正极连通；前壁是透光的真空绝热板，可以是高透光率的石英玻璃或普通玻璃制作的真空玻璃；正极导电板可以作为后壁，在后壁不对着负极导电板的表面上可以镀有红外线吸收膜层；与碱、或酸、或盐的水溶液接触的表面都是由耐碱、或酸、或盐的水溶液腐蚀的材料制作或涂有耐碱、或酸、或盐的水溶液腐蚀的膜层；在电解箱的顶板上、在离子透膜与前壁之间有氢气出口，在电解箱的顶板上、离子透膜与后壁之间有氧气或其它气体出口，氢气出口上固定有氢气滤气管，氧气或其它气体出口上固定有氧气或其它气体滤气管，在电解箱的顶部有补水口，连通补水箱与电解箱的虹吸管连通到补水口 ；在电解箱的底板上安装有放水阀门；电解箱的周边可以覆盖有保温层。
6.根据权利要求1所述的风能、太阳能制氢装置，其特征是，其中的阳光电解箱也可以是，电解板的正、负极导电板都是均匀分布有穿透孔的导电板，在负极导电板与前壁之间有导电栅网，后壁也是导电版，后壁与导电栅网由导体连通，电解箱的其余特征与权利要求5中的电解箱相同。
7.根据权利要求1所述的风能、太阳能制氢装置，其特征是，其中的温差发电箱可以是由其前壁、后壁及周边围成的真空箱，其前壁就是电解箱的后壁，其后壁是铜板或铝板，或由铜或铝制作的冷却水管，在后壁对着前壁的表面上镀有反红外线膜层；真空箱中固定有温差发电片，温差发电片的热端与冷端分别固定在温差发电真空箱的前壁与后壁上；冷却水管通有冷却水或冷却气体；周边覆盖有保温层；温差发电片彼此并连或串连成温差发电片组，温差发电片组的正、负极分别连接到电解箱的正、负极上。
8.根据权利要求1所述的风能、太阳能制氢装置，其特征是，其中的补水箱由与冷却水管或进水管连通的进水阀门、水箱，通过水箱的滤气管，及连通水箱与电解箱的虹吸管构成；滤气管是底部充满水的U形管，气体通过U形管时，其中的水蒸气及能够溶解在水中的气体就溶解在了水中，并随着U形管底部水量的增加而回流到电解箱中；水箱的水通过虹吸管自动流到电解箱中，从而使得补水箱与电解箱的水位总是相同；补水箱的表面覆盖有保温层；滤气管连通到储气罐，由电解箱产生的氢气和氧气分别经过氢气滤气管和氧气滤气管后，分别被压缩到氢气储气罐和氧气储气罐。
9.根据权利要求1所述的风能、太阳能制氢装置，其特征是，其中的电解箱中碱、或酸、或盐水溶液中，可加入促进水分解的催化剂，也可以加入增加光能吸收的悬浮微粒。
10.根据权利要求1所 述的风能、太阳能制氢装置，其特征是，其中的电解箱顶部的气体出口可附加气体分子能够自由通过而溶液分子不能通过的气体透膜，或将气体导出管做成S形，电解箱顶部的补水管也做成S形，S形管的平面垂直于真空玻璃。
【文档编号】C25B1/04GK103789783SQ201310338319
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】陈宇星, 陈紫微, 陈世浩 申请人:陈世浩