本发明涉及一种二次电池,特别涉及一种利用光能、电能充电、充气的二次电池。
背景技术:
本专利为氢燃料电池专利族中的一个专利。
技术实现要素:
要解决的问题:
技术方案:
同时实现(1)电能电解水产生氢气,将氢气存储,供发电时使用;(2)太阳能光解出氢气,将氢气存储,供发电时使用;(3)外来氢气充入氢气存储系统,供发电时使用;
同时实现太阳光光解水制得氢气;电解制得氢气;氢气站充入氢气压入压缩氢气存储器;
同时实现太阳光光解水制氢存储;电解制氢;氢气站充氢气溶解于液体溶液中;
太阳光光解水制得氢气;电解制得氢气;氢气站充入三种方式中的一种或两种方式压入压缩氢气存储器;
太阳光光解水制得氢气;电解制得氢气;氢气站充入三种方式中的一种或两种方式溶解于液体溶液中;
采用氢气作为化学能存储介质存储化学能,从而避免锂二次电池晶体和石墨层从放电过程中,不断变形从而导致锂电池寿命缩短问题,仅需更换溶解氢气的溶液,其寿命无限;燃料电池也不会产生自放电,燃料电池完全在控制器的作用下氢与氧反应生成电流,需要增加功率只需增加氢气供应量,减小功率只需减少氢气的供应量;燃料电池非常安全,不会发生因针刺电池发生燃料电池的爆炸或燃烧;
在氢气站或其它氢气气源供应地充入氢气到压缩氢气存储器;在氢气站或其它氢气气源供应地氢气充入溶液容器中,实现氢气的溶液存储;
在需要发电时,将氢气从压缩氢气存储器,取出氢气送至氢燃料电池中发电;在需要发电时,将溶解氢气的溶液取出到氢燃料电池中发电;
本专利的创新点:
(1)利用氢气作为燃料电池化学能存储的中间媒质,氢气能独立存储;
(2)太阳能制氢、电解制氢、氢气充气源集中于一起;
(3)氢气存储采用氢溶液进行存储;
(4)燃料电池发电功率完全在电池的控制系统下工作,需要增加电池功率时,增加气体的供应量;用户功率减少时,减少氢气量的供应,相应减少燃料电池的发电功率,避免能源的浪费,同时提高电池的安全性;
(5)燃料电池的输出电源线短路、燃料电池针刺不会发生燃料电池的爆炸或燃烧;
(6)溶氢溶液可直接流入燃料电池阳极,氢溶液直接在阳极析氢参加电化学反应,实现高容量的氢气的运输,实燃料电池的高功率密度的电量输出;
(7)双氧水可直接流入燃料电池阴极,实燃料电池的高功率密度的电量输出。
采用氢气作为化学能存储介质存储化学能,从而避免锂二次电池晶体和石墨层在放电过程中,锂离子运动,导致锂盐晶体、石墨不断变形从而导致电池寿命缩短问题,仅需更换失活的溶解氢气的液体,其寿命无限。
燃料电池的化学能存储在氢气中,氢气压力存储罐或氢气溶液存储,与氧化剂完全隔离;燃料电池不会产生自放电;燃料电池完全在控制器的作用下工作,需要增加功率只需增加氢气供应量,减小功率只需减少氢气的供应量;无需供电时关闭氢气供应;燃料电池非常安全,不会发生因针刺电池发生燃料电池的爆炸或燃烧。
太阳能制氢(101),电解制氢(102),氢气源(105),氢气压力存储器(103),氢燃料电池(104);
氢气压力存储器(103)同时有三个来源:(1)太阳能制氢,利用太阳能水解制氢;(2)电网电源、风电、光电等电源电解制氢;(3)氢气源:如氢气加气站加氢;
电光充电、充氢燃料电池包括3个部分:加注燃料设备(充电桩等充电设备,加氢站加氢设备,太阳能光解水);储燃料设备(氢气压力存储器);氢燃料电池堆(包括外加电场,氢电极,氧电极或空气电极,发光管)。
太阳能制氢(201),电解制氢(202),氢气源(205),氢气溶液存储器(203),氢燃料电池(204);
氢气溶液存储器(203)同时有三个来源:(1)太阳能制氢,利用太阳能水解制氢;(2)电网电源、风电、光电等电源电解制氢;(3)氢气源:如氢气加气站加氢;
电光充电、充氢燃料电池包括3个部分:加注燃料设备(充电桩等充电设备,加氢站加氢设备,太阳能光解水);储燃料设备(氢气溶液存储器);氢燃料电池堆(包括外加电场,氢电极,氧电极或空气电极,发光管)。
水箱(301),光解水(303),充电电路(306),电解水(307),氢气充气口(308),压缩机(304),氢储气罐(305),光催化氢燃料电池堆(302),电池管理系统bms(309),空气或双氧水溶液(310);
电池管理系统bms(309)控制水箱(301),电池管理系统bms(309)控制光解水(303),电池管理系统bms(309)控制充电电路(306),电池管理系统bms(309)控制电解水(307),电池管理系统bms(309)控制氢气充气口(308),电池管理系统bms(309)控制压缩机(304),电池管理系统bms(309)控制溶氢液体容器(305)并接收氢储气罐(305)的反馈温度、压力,电池管理系统bms(309)控制光催化氢燃料电池堆(302)并接收光催化氢燃料电池堆(302)的反馈温度、发电电压值、发电电流值、光催化氢燃料电池堆(302)的含水量;电池管理系统bms(309)控制空气或双氧水溶液(310)进入量使电池堆运营在最佳状态。
水箱(401),光解水(403),充电电路(406),电解水(407),氢气充气口(408),控制器(404),溶氢液体容器(405),光催化氢燃料电池堆(402),电池管理系统bms(409),空气或双氧水溶液(410);
电池管理系统bms(409)控制水箱(401),电池管理系统bms(409)控制光解水(403),电池管理系统bms(409)控制充电电路(406),电池管理系统bms(409)控制电解水(407),电池管理系统bms(409)控制氢气充气口(408),电池管理系统bms(409)控制控制器(404),电池管理系统bms(409)控制溶氢液体容器(405)并接收控制溶氢液体容器(405)的反馈温度、液体中的含氢量,电池管理系统bms(409)控制光催化氢燃料电池堆(402)并接收光催化氢燃料电池堆(402)的反馈温度、反馈发电电压值、反馈发电电流值、反馈光催化氢燃料电池堆(402)的含水量;电池管理系统bms(409)控制空气或双氧水溶液(410)进入量使电池堆运营在最佳状态。
溶氢液体采用氢表面活性剂的水溶液,氢表面活性剂一端亲氢气分子,另外一端亲水的分子;利用氢表面活性剂实现氢气溶解于水;含氢水溶液流过光催化氢燃料电池堆(402),在光催化剂的作用下,氢气分子裂解为两个氢原子,氢原子在形成质子和电子,电子在聚集在电极上,质子在电场和浓度差的共同作用下,扩散到负极,形成氢燃料电池。
溶氢溶液可直接流入燃料电池阳极,氢溶液直接在阳极析氢参加电化学反应,实现高容量的氢气的运输,实燃料电池的高功率密度的电量输出。
双氧水可直接流入燃料电池阴极,双氧水中的活性氧原子在在电场和浓度差的共同作用下,在阴极参加与质子发生电化学反应,实燃料电池的高功率密度的电量输出。
有益效果:本发明解决了新能源车电池的问题:(1)能同时实现便捷快速的储能服务,充氢、电解制氢存储,光解制氢储存;通过加氢站实现快速的充氢储能服务;没有加氢站的地区采用充电桩插电电解水制氢储能,甚至可以使用市电插座直接接入市电,电解水制氢,从而实现储能;在太阳光照射下,光解制氢,实现储能;(2)解决了循环次数问题,;(3)解决了现有电池容量不足的问题;(4)解决现有能源的污染问题;(5)电能的可再生功能。
附图说明
图1电光充电、充氢燃料电池氢气压力存储系统图
图2电光充电、充氢燃料电池氢气溶液存储系统图
图3光充、电充、氢气压力存储燃料电池系统框图
图4光充、电充、氢气溶液存储燃料电池系统框图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述:
优选实例1:
同时实现(1)电能电解水产生氢气,将氢气存储,供发电时使用;(2)太阳能光解出氢气,将氢气存储,供发电时使用;(3)外来氢气充入氢气存储系统,供发电时使用;
同时实现太阳光光解水制得氢气;电解制得氢气;氢气站充入氢气压入压缩氢气存储器;
同时实现太阳光光解水制氢存储;电解制氢;氢气站充氢气溶解于液体溶液中;
太阳光光解水制得氢气;电解制得氢气;氢气站充入三种方式中的一种或两种方式压入压缩氢气存储器;
太阳光光解水制得氢气;电解制得氢气;氢气站充入三种方式中的一种或两种方式溶解于液体溶液中;
采用氢气作为化学能存储介质存储化学能,从而避免锂二次电池晶体和石墨层从放电过程中,不断变形从而导致锂电池寿命缩短问题,仅需更换溶解氢气的溶液,其寿命无限;燃料电池也不会产生自放电,燃料电池完全在控制器的作用下氢与氧反应生成电流,需要增加功率只需增加氢气供应量,减小功率只需减少氢气的供应量;燃料电池非常安全,不会发生因针刺电池发生燃料电池的爆炸或燃烧;
在氢气站或其它氢气气源供应地充入氢气到压缩氢气存储器;在氢气站或其它氢气气源供应地氢气充入溶液容器中,实现氢气的溶液存储;
在需要发电时,将氢气从压缩氢气存储器,取出氢气送至氢燃料电池中发电;在需要发电时,将溶解氢气的溶液取出到氢燃料电池中发电;
本专利的创新点:
(1)利用氢气作为燃料电池化学能存储的中间媒质,氢气能独立存储;
(2)太阳能制氢、电解制氢、氢气充气源集中于一起;
(3)氢气存储采用氢溶液进行存储;
(4)燃料电池发电功率完全在电池的控制系统下工作,需要增加电池功率时,增加气体的供应量;用户功率减少时,减少氢气量的供应,相应减少燃料电池的发电功率,避免能源的浪费,同时提高电池的安全性;
(5)燃料电池的输出电源线短路、燃料电池针刺不会发生燃料电池的爆炸或燃烧;
(6)溶氢溶液可直接流入燃料电池阳极,氢溶液直接在阳极析氢参加电化学反应,实现高容量的氢气的运输,实燃料电池的高功率密度的电量输出;
(7)双氧水可直接流入燃料电池阴极,实燃料电池的高功率密度的电量输出。
优选实例2:
采用氢气作为化学能存储介质存储化学能,从而避免锂二次电池晶体和石墨层在放电过程中,锂离子运动,导致锂盐晶体、石墨不断变形从而导致电池寿命缩短问题,仅需更换失活的溶解氢气的液体,其寿命无限。
优选实例3:
燃料电池的化学能存储在氢气中,氢气压力存储罐或氢气溶液存储,与氧化剂完全隔离;燃料电池不会产生自放电;燃料电池完全在控制器的作用下工作,需要增加功率只需增加氢气供应量,减小功率只需减少氢气的供应量;无需供电时关闭氢气供应;燃料电池非常安全,不会发生因针刺电池发生燃料电池的爆炸或燃烧。
优选实例4:
如图1所示,太阳能制氢(101),电解制氢(102),氢气源(105),氢气压力存储器(103),氢燃料电池(104);
氢气压力存储器(103)同时有三个来源:(1)太阳能制氢,利用太阳能水解制氢;(2)电网电源、风电、光电等电源电解制氢;(3)氢气源:如氢气加气站加氢;
电光充电、充氢燃料电池包括3个部分:加注燃料设备(充电桩等充电设备,加氢站加氢设备,太阳能光解水);储燃料设备(氢气压力存储器);氢燃料电池堆(包括外加电场,氢电极,氧电极或空气电极,发光管)。
优选实例5:
如图2所示,太阳能制氢(201),电解制氢(202),氢气源(205),氢气溶液存储器(203),氢燃料电池(204);
氢气溶液存储器(203)同时有三个来源:(1)太阳能制氢,利用太阳能水解制氢;(2)电网电源、风电、光电等电源电解制氢;(3)氢气源:如氢气加气站加氢;
电光充电、充氢燃料电池包括3个部分:加注燃料设备(充电桩等充电设备,加氢站加氢设备,太阳能光解水);储燃料设备(氢气溶液存储器);氢燃料电池堆(包括外加电场,氢电极,氧电极或空气电极,发光管)。
优选实例6:
如图3所示,水箱(301),光解水(303),充电电路(306),电解水(307),氢气充气口(308),压缩机(304),氢储气罐(305),光催化氢燃料电池堆(302),电池管理系统bms(309),空气或双氧水溶液(310);
电池管理系统bms(309)控制水箱(301),电池管理系统bms(309)控制光解水(303),电池管理系统bms(309)控制充电电路(306),电池管理系统bms(309)控制电解水(307),电池管理系统bms(309)控制氢气充气口(308),电池管理系统bms(309)控制压缩机(304),电池管理系统bms(309)控制溶氢液体容器(305)并接收氢储气罐(305)的反馈温度、压力,电池管理系统bms(309)控制光催化氢燃料电池堆(302)并接收光催化氢燃料电池堆(302)的反馈温度、发电电压值、发电电流值、光催化氢燃料电池堆(302)的含水量;电池管理系统bms(309)控制空气或双氧水溶液(310)进入量使电池堆运营在最佳状态。
优选实例7:
如图4所示,水箱(401),光解水(403),充电电路(406),电解水(407),氢气充气口(408),控制器(404),溶氢液体容器(405),光催化氢燃料电池堆(402),电池管理系统bms(409),空气或双氧水溶液(410);
电池管理系统bms(409)控制水箱(401),电池管理系统bms(409)控制光解水(403),电池管理系统bms(409)控制充电电路(406),电池管理系统bms(409)控制电解水(407),电池管理系统bms(409)控制氢气充气口(408),电池管理系统bms(409)控制控制器(404),电池管理系统bms(409)控制溶氢液体容器(405)并接收控制溶氢液体容器(405)的反馈温度、液体中的含氢量,电池管理系统bms(409)控制光催化氢燃料电池堆(402)并接收光催化氢燃料电池堆(402)的反馈温度、反馈发电电压值、反馈发电电流值、反馈光催化氢燃料电池堆(402)的含水量;电池管理系统bms(409)控制空气或双氧水溶液(410)进入量使电池堆运营在最佳状态。
优选实例8:
溶氢液体采用氢表面活性剂的水溶液,氢表面活性剂一端亲氢气分子,另外一端亲水的分子;利用氢表面活性剂实现氢气溶解于水;含氢水溶液流过光催化氢燃料电池堆(402),在光催化剂的作用下,氢气分子裂解为两个氢原子,氢原子在形成质子和电子,电子在聚集在电极上,质子在电场和浓度差的共同作用下,扩散到负极,形成氢燃料电池。
优选实例9:
溶氢溶液可直接流入燃料电池阳极,氢溶液直接在阳极析氢参加电化学反应,实现高容量的氢气的运输,实燃料电池的高功率密度的电量输出。
优选实例10:
双氧水可直接流入燃料电池阴极,双氧水中的活性氧原子在在电场和浓度差的共同作用下,在阴极参加与质子发生电化学反应,实燃料电池的高功率密度的电量输出。
虽然结合附图对本发明的实施方式进行说明,但本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内作出各种变形或修改,也可以本设计中的一部分。