一种漂浮式磁力光伏污水制氢装置的制作方法

本发明涉及水电解技术领域，更具体地说，涉及一种漂浮式磁力光伏污水制氢装置。

背景技术：

中国是一个水资源丰富的国家，但是我国水资源的现状不容乐观。根据水利部最新数据显示，我国污染河流长已占总河长65405km的42.7％，全国年排污量约为350亿立方米。

现如今，对于水能的开发，主要为水力发电，并没有对资源进行二次转化和利用。同时随着化石能源的不断消耗，人们开始不断的寻找储量丰富的新的“含能体能源”。氢气，作为一种高热值、无污染的可燃气体，其发热值为汽油发热值的3～4倍。此外，氢气燃烧不会形成二次污染，属于清洁的二次能源。同时，氢气来源广泛，用水电解即可，且能储量大。

光伏板具有光电转换效率高、可靠性高、无损耗等优点。目前，大多数光伏板都不具有随光源变化而变化的特性，只能在一天内的极少数时间内得到光源的垂直照射，而光伏板的偏转角度不能改变，因而光能损失大，光伏板的光电转换效率低。

此外，现有的污水制氢装置体积庞大，且多采用化学方法，因而效率低、不环保，且不便于安装和拆卸。因此，现有技术的污水制氢装置要么体积庞大、装卸困难、加工成本较高；要么处理效率低。如何提高污水的处理效率，降低其制造成本，是本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种漂浮式磁力光伏污水制氢装置，其可显著提高光能利用率以及污水的处理效率、节能环保、结构简单，且装拆方便。

为实现上述目的，本发明提供一种漂浮式磁力光伏污水制氢装置，包括动力装置、制氢装置以及控制装置，所述动力装置可将太阳能转换成电能，并向所述制氢装置提供动力；所述动力装置还包括用以接收太阳能并根据光照强度变化而转动、使光线大体始终垂直照射而使接收到的太阳能最大化的磁力光伏能组件；所述制氢装置可浮于污水水面，且设有用以对污水进行电解的电解装置；所述控制装置设有与所述动力装置相连、用以控制所述磁力光伏能组件中电流强度大小，以及与所述制氢装置相连、用以控制所述制氢装置启停的控制组件。

优选的，所述磁力光伏能组件包括光伏能组件以及磁传动组件；

其中，

所述光伏能组件包括水平放置的、用以将太阳能转换成电能的光伏板、设于所述光伏板上部中央、用以将太阳光转换成不同区域的光线的光栅，以及设于所述光伏上、用以接收来自所述光栅的光线、电阻值随光线强弱发生变化的多个光敏电阻；

所述磁传动组件包括固定于所述光伏板下部的铁芯、缠绕在所述铁芯外侧的电感线圈、固定于支座上部且可根据磁力大小伸缩的伸缩轴以及固定于伸缩轴上部的永磁铁。

优选的，所述控制组件包括与所述电极板相连、用以控制污水水位的水位控制组件，以及设于所述动力装置以及所述制氢装之间、用以控制污水净化过程的控制器。

优选的，所述水位控制组件包括静触点、动触点、水位杆、支撑点以及浮球；

所述静触点通过水位杆与浮球连接；所述静触点与所述动触点接触且位置相对，并通过导线依次连接所述制氢装置以及所述控制器；所述控制器另一端连接所述水位杆；所述支撑点设于所述动触点以及所述浮球间，以便使所述水位杆绕所述支撑点转动。

优选的，所述控制组件还包括与所述控制器以及所述动触点连接、用以控制制氢过程的制氢电路。

优选的，所述制氢装置左右两侧设有对称的漂浮板，以便使所述制氢装置浮于污水水面。

优选的，所述电解装置具体为电极板。

优选的，所述制氢装置内部设有用以储存氢气的储氢装置。

优选的，所述动力装置还包括通过导线与所述电极板相连、用以存储经所述光伏板转换的电能的蓄电池。

优选的，所述储氢装置上部设有用以密封氢气的密封板。

本发明提供的一种漂浮式磁力光伏污水制氢装置，包括动力装置、制氢装置以及控制装置。动力装置可将太阳能转换成电能为制氢装置电解污水制氢提供动力。所述动力装置设有磁力光伏能组件，可接收太阳能，并根据光照强度和光照角度变化而转动，使光线大体始终垂直照射至磁力光伏能组件表面，以便使接收到的太阳能最大化；所述制氢装置设有电解装置，可对污水进行电解得到氧气和氢气等环保气体，使得污水处理过程清洁化；所述控制装置设有与所述动力装置相连、用以控制所述磁力光伏能板中电源强度大，以及与所述制氢装置相连、用以控制所述制氢装置启停的控制组件。具体来说，所述动力装置在控制装置的控制作用下调节磁力光伏能组件，使其随光照角度以及光照强度而转动，使得光线大体始终垂直照射到磁力光伏能组件上，磁力光伏能组件的将自然界的太阳能转换成电能，为制氢装置提供动力；制氢装置在电能驱动下，将污水进行电解得到氢气和氧气，氧气排放至空气中，增加了空气中的氧含量，氢气为绿色环保能源，实现了污水处理的清洁化和水能的可持续化利用。另外，制氢装置可浮于污水水面，无需支撑装置的支撑固定因而结构简单、装卸方便。此外，由于与动力装置相连还设有控制组件，可根据磁力光伏能组件中电流强度大小对动力装置以及制氢装置的启停进行控制，从而实现污水处理过程的自动化控制。

总之，本发明所提供的漂浮式磁力光伏污水制氢装置可显著提高光能利用率以及污水的处理效率、节能环保，且装拆方便。

附图说明

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种漂浮式磁力光伏污水制氢装置的结构示意图；

图2为图1的俯视示意图；

图3为图1中磁传动组件的结构示意图；

图4为图1中水位控制组件的结构示意图；

图5为图4中制氢电路的电子控制图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种漂浮式磁力光伏污水制氢装置，该制氢装置可显著提高太阳能的利用率和转化率、节能环保、装拆方便，且可实现污水处理过程的自动化控制。

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。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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供的一种漂浮式磁力光伏污水制氢装置的结构示意图，图2为图1的俯视示意图。

本发明所提供的漂浮式磁力光伏污水制氢装置主要包括动力装置、制氢装置以及控制装置。动力装置可将太阳能转换成电能。动力装置设有磁力光伏能组件，可根据光照角度以及光照强度而转动，使磁力光伏能组件大体垂直接收太阳光线，从而提高光能的利用率。位于动力装置下方设有制氢装置，其利用电解原理，将污水进行电解，得到氢气和氧气等绿色气体，实现了污水处理的绿色化、环保化，以及水能的持续化利用，保护了生态环境。此外，制氢装置可通过设置漂浮板等构件使其浮于污水水面，从而缩小了整体尺寸、降低了生产成本，简化了装卸过程，方便制氢装置灵活移动。与动力装置以及制氢装置相连还设有控制组件，根据磁力光伏能组件中的电流大小对动力装置的转换过程进行控制以及控制制氢装置的启停过程，从而实现污水处理过程的自动化控制。

上述动力装置、制氢装置以及控制装置的其他部件可参考现有技术，本文不再赘述。

在一种具体实施方式中，本发明实施例所提供的漂浮式磁力光伏污水制氢装置包括光伏能组件以及磁传动组件。其中，光伏能组件包括光伏板4、光栅3以及光敏电阻2。光伏板4为板状结构，可接收太阳能并将太阳能转换成电能，光伏板4水平放置以便最大范围接收太阳能；光伏板4上部中央位置设有光栅3，不同角度的太阳光经过光栅3可产生不同面积的阴影区。光敏电阻2设于光伏板4上且能够感应经过光栅3后的光照，电阻值随着进光量的不同而改变，电阻值变化进而改变与光敏电阻2连接线路中的电流值。光敏电阻2具体为四个，均匀分布于光伏板4上部中央位置。

上述光伏板4、光栅3以及光敏电阻2间的位置关系、连接形式以及光敏电阻2的数量和位置可为多种多样。此外，光伏板4、光栅3以及光敏电阻2可参考现有技术，本文不再赘述。

磁传动组件包括铁芯1、缠绕在铁芯1外侧的电感线圈16、永磁铁13以及伸缩轴14。铁芯1固定于光伏板4的下侧面；铁芯1外缠有电感线圈16，可接入经由控制器5改变的电流，铁芯1与电感线圈16构成电磁铁；伸缩轴14为柱形圆轴，其中央位置设有用以固定永磁铁13的凹槽，伸缩轴14固定在位于制氢装置上部中央处的支座12上；永磁铁13固定于伸缩轴14上，与电磁铁构成磁传动组件，如图2所示。这样，伸缩轴14随着光照强度以及光照角度的不同而调整至可垂直接受光线的位置，提高了光能的利用率和转换率。

光敏电阻2连入的电路中的电流经控制器5改变得到新的电流，新的电流值通入电感线圈16中使电感线圈16内的电流发生变化而使电磁铁具有磁性，电磁铁与永磁铁13间因磁力而相互吸引，并使得伸缩轴14伸长；本发明设有四个光敏电阻2，与光敏电阻2对应的设有四个磁传动组件，绕图1所示的纵轴在空间均匀分布，由于不同位置光敏电阻2感应到的进光量不同，其电阻值会不同，使得电感线圈16中的电流不同，进而使得各个伸缩轴14的伸长量不同，最终使得光伏板4发生偏转。

需要说明的是，伸缩轴14的结构和形状多种多样。上述铁芯1、电感线圈16以及永磁铁13可参考现有技术，本文不再赘述。

控制组件包括控制器5和水位控制组件10。其中，控制器5设于动力装置与制氢装置之间，并与动力装置相连，接收来自光敏电阻2的信号，并对电感线圈16中电流的大小进行分析而产生新的电流值；水位控制组件10包括静触点17、动触点18、水位杆19、支撑点20以及浮球21；浮球21漂浮于水面上，产生浮力，浮球21随水面的移动将改变水位控制组件的闭合状态；支撑点20设于水位杆19中间位置，其支撑端为水位杆19提供支点，另一端通过支撑件17固定在电极板11上；静触点17与动触点18接触且相对，通过支撑件23连接电极板11，如图4所示；闭合时，两者相接触，使得水位控制组件10形成闭合回路，控制制氢装置对污水进行净化。

此外，控制器5可与水位控制组件10相连，接收水位控制组件10发送的压力信号，进而控制制氢装置的启动和停止。具体地说，当制氢装置内的氢气含量达到饱合状态时，制氢装置内的气压增大使得水面下降，浮球21也会随之下降，动触点18与静触点17分离，制氢过程停止。此外，控制组件还包括制氢电路22以控制制氢过程。制氢电路22连接于动触点19与控制器5之间，通过制氢电路22控制电极板11的电解过程，制氢电路22的电子控制图如图5所示。

需要说明的是，上述水位控制组件10、控制器5、制氢装置以及制氢电路22间的连接关系以及不限于一种情况，还为可控制制氢过程的其它形式。此外，控制器5、静触点17、动触点18、浮球21以及水位杆19均为现有技术，本文不再赘述。

制氢装置的左右两侧设有对称的漂浮板9，为制氢装置提供浮力，以使制氢装置浮于污水水面。漂浮板9优选、但不限于板状结构，漂浮板9的数量也不限定于制氢装置的左右两侧，还可为使制氢装置平衡的其它的位置，数量也不限于两个。

动力装置还包括蓄电池7，蓄电池7通过导线与电极板11相连，并通过动触点18固定于铁芯1上，以存储经光伏板4转换的电能，并为电极板11供电，使电极板11电解污水制氢，蓄电池7与控制器5间设有分隔板6，分隔板6将蓄电池7与控制器5间隔开；制氢装置内部还设有储氢装置15，具体为四个，均匀分布于制氢装置内侧上端，以存储经电极板11电解污水产生的氢气。制氢装置上部设有密封板8，通过密封圈等构件使密封板8与制氢装置间紧密结合，防止制氢装置内的氢气散失。当然，也可采用其它的密封形式实现制氢装置内部氢气的密封。

当太阳光照射至光伏板4时，光伏板4将太阳能转换成电能并储存在蓄电池7中，为制氢装置电解污水过程提供动力。同时，不同光照角度辐射的光线经过光栅3产生不同面积的阴影区，设于阴影区域的光敏电阻2对光线进行感知，其电阻值随着进光量而变化，并改变与光敏电阻2相连的线路中的电流值，控制器5对电流信号进行分析产生新的电流值，新的电流值通过感应线圈16产生磁场，电磁铁与永磁铁13形成磁传动组件，由于电磁铁与永磁铁13两装置间的距离不断变化，使得伸缩轴14的伸长长度不断变化，进而使得光伏板4不断偏转，最终使光线能大体始终垂直射向光伏板4，从而增加太阳能的利用率和转换率。

与此同时，蓄电池7通过导线与电极板11相连，为电极板11供电，使电极板11开始电解污水制氢，电解产生的氢气存储在储氢装置15中。当储氢装置15中的氢气达到饱合时，储氢装置15中的压力增大，使得浮球21下降，浮球21下降将断开静触点17与动触点18间的连接、切断制氢电路22，电极板11停止电解污水，储氢装置中气压增大的同时，向控制器5传递压力信号，使得控制器5对制氢装置进行控制。

以上对本发明所提供的一种漂浮式磁力光伏污水制氢装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。