一种聚光型光伏制氢设备及制氢系统的制作方法

1.本实用新型涉及光伏制氢技术领域，特别是一种聚光型光伏制氢设备及制氢系统。


背景技术：

2.近年来，可再生能源制氢行业得到了快速的发展，尤其是利用光伏发电进行电解水制氢的技术更是得到了广泛的应用。在传统绿电制氢项目中，用电成本占到总成本的80％，且电解槽的供电量直接决定最终系统的产氢量。传统的光伏发电系统在单位面积内的光电转化效率较低，而且受限于光资源的密集程度，这些因素会制约绿电制氢项目的项目规模以项目地点的选择。在光资源较差时，传统的光伏发电系统的光电转化效率较低，以及在通过传统的光伏发电系统进行发电并提供电能时，聚光产生的热量难以扩散，也进一步影响光电转化的效率。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种聚光型光伏制氢设备及制氢系统，利用聚光型聚光器和电池组件为电解槽进行供电，并安装有热传导装置，与电解槽内的循环液进行热交换，提高电解槽内循环液温度的同时，还可降低光电组件的温度，提高整体制氢设备的运行效率。
4.本实用新型所采用的技术手段如下所述：
5.一种聚光型光伏制氢设备，包括聚光型光伏组件、热传导装置和电解槽，该聚光型光伏组件包括电池组件及嵌设于电池组件顶部的聚光器，该热传导装置与该聚光型光伏组件接触设置，以及该电池组件与电解槽电连接，该热传导装置与电解槽内的循环液通过管道连接。
6.作为优选，该聚光器选用菲涅尔透镜、镜面反射式聚光器、桶型聚光器中的一种或多种的组合。
7.作为优选，该热传导装置设置于该电池组件和聚光器之间或该电池组件内部或该电池组件的底部，以及该热传导装置为一循环管道，该循环管道的供水管和回水管分别与电解槽的进液口和出液口连接。
8.一种制氢系统，其由一个或多个上述的一种聚光型光伏制氢设备串联或并联组成。
9.本实用新型与现有的技术相比具有如下优点：
10.本实用新型的光伏设备采用了桶型等聚光性能更好的聚光器，可最大化的利用太阳能辐照能量，相比于传统的光伏系统大幅度提升了单位面积内光伏组件的输出功率(提升约4-10倍)以及电解系统的产氢量；以及本实用新型还设置有热传导装置，可将聚光型光伏组件聚光产生的热量通过该热传导装置传递至电解槽内的电解液，提升电解效率的同时，循环的电解液还可给光伏组件降温，解决了光伏组件自身因聚光产生的热量无法扩散的问题。
附图说明
11.图1为本实用新型聚光型光伏制氢设备的连接示意图。
12.图2为一实施例的聚光型光伏组件和热传导装置的结构示意图。
13.图3为图2的正面示意图。
14.其中：
15.1聚光型光伏组件，11聚光器，12电池组件，2热传导装置，3电解槽。
具体实施方式
16.如1-3所示，提供如下具体实施例。
17.如图1中，一种聚光型光伏制氢设备，包括聚光型光伏组件1、热传导装置2和电解槽3，如图2所示，该聚光型光伏组件1包括电池组件12及嵌设于电池组件12顶部的聚光器11，该热传导装置2与该聚光型光伏组件1接触设置，以及该电池组件12与电解槽3电连接，该热传导装置2与电解槽3内的循环液通过管道连接。通过本制氢设备，可以实现将聚光型光伏组件1聚焦的光能通过电池组件12转换为电能和因聚光效应产生的热能，其中电池组件12与电解槽3电连接，将产生的电能输至电解槽3内作为电解过程所需要的能量，如将电池组件12的背面电极连接电解槽3的相应电极侧，电池组件12的正面电极连接电解槽3的另一侧电极；以及电池组件12可采用晶硅或钙钛矿或砷化镓中的一种或多种组合，其与热传导装置2接触的位置可选用铁等传热效果较好的材质，该热传导装置2也选用导热材料，这样将聚光效应产生的多余热量传至热传导装置2上，再通过热传导装置2将热量传递至电解槽3内，作为电解槽3内加热电解液所需要的热量，还降低了电池组件12本身的热量。
18.其中的电解槽3可采用碱性水电解槽(alk)或质子交换膜电解槽(pem)。
19.其中，该聚光器11选用菲涅尔透镜、镜面反射式聚光器、桶型聚光器中的一种或多种的组合。如图2所示的实施例中，提供了一种透明的桶型聚光器，选用亚克力材料，相比于传统玻璃材质，更易加工，如图2所示的桶型聚光器11，可以是实体的，也可以是中空设置，在中空的内侧设置多个凸槽，或者为该型式的镜面反射式聚光器，使光照反射至底部的电池组件12上，在外形上呈桶状，嵌设并覆盖于电池组件12的顶部。尤其在光资源条件较差或阴天时，该种大型的聚光器11可以有更好的聚光效果，凸显的作用更为明显。
20.以及如图2和图3中，该热传导装置2设置于该电池组件12和聚光器11之间或该电池组件12内部或该电池组件12的底部，该电池组件12的底部或顶部可以为金属等方便传热的材料，以将电池组件12处聚光产生的热量传递至热传导装置2上。以及该热传导装置2为一循环管道，循环管道内充有碱水，该循环管道的供水管和回水管分别与电解槽3的进液口和出液口连接。这样便可以借住热传导装置2和电解槽3中的循环液循环流通，将电池组件12处聚光效应产生的多余热量传递至电解槽3内，降低电池组件12本身热量的同时，提高电解液的温度，促进电解效率。当然该热传导装置2还可与供暖装置连接，用于取暖。
21.以上提供的聚光型光伏制氢设备，相比于同等面积的传统光伏组件，可带来4-10倍的功率提升，极大增加了系统的产氢量，预计最终可实现1元/nm3氢气的生产成本。
22.一种制氢系统，其由一个或多个上述的一种聚光型光伏制氢设备串联或并联组成。其中该制氢系统既可以是多个上述聚光型光伏制氢设备依次串联形成或依次并联形成，也可以是多个上述聚光型光伏制氢设备串联和并联的组合；当热该制氢系统也可以是
仅包括一个上述的聚光型光伏制氢设备，具体组合方案由实际需求确定。
23.以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本实用新型的保护。


技术特征：
1.一种聚光型光伏制氢设备，其特征在于，包括聚光型光伏组件(1)、热传导装置(2)和电解槽(3)，该聚光型光伏组件(1)包括电池组件(12)及嵌设于电池组件(12)顶部的聚光器(11)，该热传导装置(2)与该聚光型光伏组件(1)接触设置，以及该电池组件(12)与电解槽(3)电连接，该热传导装置(2)与电解槽(3)内的循环液通过管道连接。2.根据权利要求1所述的一种聚光型光伏制氢设备，其特征在于，该聚光器(11)选用菲涅尔透镜、镜面反射式聚光器、桶型聚光器中的一种或多种的组合。3.根据权利要求1所述的一种聚光型光伏制氢设备，其特征在于，该热传导装置(2)设置于该电池组件(12)和聚光器(11)之间或该电池组件(12)内部或该电池组件(12)的底部，以及该热传导装置(2)为一循环管道，该循环管道的供水管和回水管分别与电解槽(3)的进液口和出液口连接。4.一种制氢系统，其特征在于，其由一个或多个权利要求1-3中任一项所述的一种聚光型光伏制氢设备串联或并联组成。

技术总结
本实用新型提供一种聚光型光伏制氢设备及制氢系统，该聚光型光伏制氢设备包括聚光型光伏组件、热传导装置和电解槽，该聚光型光伏组件包括电池组件及嵌设于电池组件顶部的聚光器，该热传导装置与该聚光型光伏组件接触设置，以及该电池组件与电解槽电连接，该热传导装置与电解槽内的循环液通过管道连接，该制氢系统由一个或多个聚光型光伏制氢设备串联或并联组成。本实用新型可利用聚光型聚光器和电池组件为电解槽进行供电，并安装有热传导装置，与电解槽内的循环液进行热交换，提高电解槽内循环液温度的同时，还可降低光电组件的温度，提高整体制氢设备的运行效率。提高整体制氢设备的运行效率。提高整体制氢设备的运行效率。


技术研发人员：周行 汤晓舒 周军 李少华 冯静
受保护的技术使用者：中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/3/21