CN101933423A - 一种将氢燃料电池新能源作为动力装置的插秧机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将氢燃料电池新能源作为动力装置的插秧机，属于新能源应用技术领域。在氢燃料电池插秧机的底板上，从氢燃料容器里输出的氢燃料、通过氢燃料输送管输入氢燃料电池，在氢燃料电池内部通过电化学反应生成水，并释放出电能；电流通过导电线输入电动机，将电能转换成机械能，计算机控制装置控制机械传动装置将机械能用于驱动水田轮和插秧爪按照控制程序转动，在水田中进行插秧。插秧机驾驶员通过手动操纵装置和脚踏操纵装置进行辅助调控插秧机的作业，实现插秧机的高质量、低成本、零排放作业目标。

Description

一种将氢燃料电池新能源作为动力装置的插秧机

技术领域

本发明涉及一种将氢燃料电池新能源作为动力装置的插秧机，属于新能源应用技术领域。

背景技术

去年的春末夏初，中国的水稻田里有16万台机动插秧机进行栽插水稻秧苗的作业。2010年1-6月份中国农村新增55960台插秧机；其中江西省新增插秧机1600台，使江西省的插秧机保有量达到4800台。特别是高速乘坐式插秧机受到农民的欢迎，高速乘坐式插秧机的功效高、操作舒适、作业质量好。

2010年7月9日‘国务院关于促进农业机械化和农机工业又好又快发展的意见’出台了，对水稻种植机械化水平要求达到60％，对水稻插秧机械要求重点突破。‘国务院关于促进农业机械化和农机工业又好又快发展的意见’指出，要形成若干具有自主知识产权的产品和技术，形成一批具有自主知识产权的核心技术成果。同时指出，要建成协调有效的农机工业自主创新平台，形成若干具有自主知识产权的产品和技术，部分产品达到国际先进水平。江苏省农机局局长徐顺年在“十二五”江苏农机化发展的七个基本判断一文中指出：农机科技创新能力将进一步提高。随着国际先进农机产业的转移和世界上一些先进技术的互相运用，农机科技创新能力将进一步提高，“十二五”我省将有更多的智能化、绿色化农业机械产品问世，一批新型设施农业机械将广泛应用于农业生产。随着国家和社会经济发展水平的提高以及人民群众对生态、环保、节能等要求的不断提升，一些节能新技术、新工艺、低污染、低排放等低碳发展技术将在一部分农机制造企业中得到运用。

目前，中国的水稻插秧机的动力全部使用柴油机，柴油机工作时，向空气中排放二氧化碳，加剧了温室效应，引发了洪涝、高温等自然灾害，2010年中国27个省市洪灾逞凶，据国家减灾委、民政部统计，截止8月6日，洪涝灾害已造成1454人死亡，669人失踪，因灾直接经济损失2751.6亿元人民币。2010年中国20省市部分地区成高温‘烤箱’，局部地区最高气温达40℃以上，全世界频繁出现暴雨、洪灾、高温、低温，气候变化已开始给人类造成了局部灾难。还向空气中排放二氧化硫，引发酸雨，对环境造成了损害；我们的家乡江苏省，特别是苏南工业发达地区和国内外工业发达地区一样，出现了酸雨，酸雨不仅对农业、渔业造成损失，还损伤建筑物和人体健康。柴油机泄漏的柴油，会造成部分农村的水污染。大量使用化石能源，已经造成了环境污染。城乡人民和国家都希望加快发展和应用清洁能源和相关的技术，希望在建设新农村的过程中切实保护农村的生态环境，希望看到插秧机不再排出有损生态环境的气体和液体。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种将氢燃料电池新能源作为动力装置的插秧机。氢是高效的燃料，不仅热值高，而且点火能量低。氢燃料的生成物主要是水，绝对不会产生一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等污染环境的有害成分，是零污染的燃料，氢能是清洁的无碳能源。在插秧机的动力装置中，用氢能取代柴油、汽油，就不会产生任何会引起温室效应的化学气体，也不会引起酸雨，从而彻底根治了化石能源造成的环境污染，保护了人类居住的地球环境，首先是广大农村的自然环境。

氢燃料电池是氢能利用的最理想方式，它是电解水制氢的逆反应。在氢燃料电池的氢燃料极和空气极之间接上外部电阻，就可以得到电流。近年来，氢燃料电池的技术进步很快，氢燃料电池的输出功率越来越大，已能够提供充足的动力来确保完成插秧机进行作业时所需要的全部能源。

本项专利的发明人缪同春长期工作在工业和农业的第一线。缪同春在1989年7月31日和1995年元月举行的中国农业机械学会能源动力学会的会议上两次被公选为中国农业机械学会能源动力学会理事。缪同春曾在江苏石油勘探开发会战指挥部和苏浙皖石油勘探开发会战指挥部工作过，由于当时缪同春的两个女儿的常住户口已迁到无锡市，而江苏的石油勘探开发队伍，由于无锡、苏州、杭州这一大片地区的地下是石灰岩地质构造，没有发现储油地质构造，石油队伍未能跨越长江南下，缪同春的家庭成员只能分居苏南和苏北两地，两个已上中、小学校的女儿多么希望父母亲能随石油队伍开赴苏南，全家人团聚一堂。缪同春在1962年从农业大专学校毕业后，分配到江苏省国营三河农场担任技术员工作，一直从事水稻的机械化生产工作，和插秧机打了多年的交道，眼看插秧机上的柴油发动机的排气管不断喷出黑烟污染着农场清新的空气时，大家一时想不出消除黑烟的办法。1979年，缪同春到位于北京东郊朝阳区管庄北东小井的原石油工业部机关农场负责用插秧机栽插三百亩水稻的技术指导工作，由于原石油工业部的一些机关干部下水田后不会插秧，主要靠机动插秧机的高效率工作才及时完成了插秧任务，当然石油工业部机关农场的两台机动插秧机所需用的柴油的供应是不成问题的。然而，1998年，缪同春在无锡，就碰到了在插秧大忙季节里，数百台插秧机的柴油供应不上，农村干部和农民们急得团团转，无锡市农机局想方设法，紧急调运柴油保证了水稻插秧用油。能源问题、环境问题，一直困扰着插秧机的可持续发展。历史进入2008年，缪同春首先提出了将新能源应用在插秧机上的动力装置，提出了插秧机的‘油改电’，从而减轻了环境污染，降低了农业成本，增加了农民的收入。

2010年8月，缪同春到太湖鼋头渚考察，望着曾被污染过的太湖水，缪同春想起了150年前的法国科学幻想作家凡尔纳的预言：‘水是未来的煤。明天的能源是水经电流分解后获得的产物。水分解后释放出的元素，氧和氢，将长期的保障地球的能源供应。’150年以来，人类大量开采和使用煤炭和石油，发展了经济，也造成了环境污染。为了人类的可持续发展，必须用新能源来取代化石能源，缪同春面对万顷太湖水大喊：‘水中有比石油宝贵的清洁能源。’水中包含的氢能和汽油、柴油同属于‘含能体能源’，氢作为能源放出的能量远远大于煤、石油、天然气等能源。氢气燃烧的产物是水，不会造成环境污染，氢是安全的，可储、可输、可运的，资源充足的新能源。在氢能插秧机中，氢燃料电池和电动机取代了柴油机的引擎，将氢燃料输入氢燃料电池中，氢原子的电子被质子交换膜阻隔，在外接电路中形成电流从负极传导到正极，电流驱动电动机工作；质子通过质子交换膜与氧化合排出纯净的水雾。当前，国际上的‘氢燃料电池发动机’技术突飞猛进，经济发达的中国长江三角洲即将出现世界第六大城市群，我们应当加快氢能的研发和推广，逐步减少煤炭和石油的消耗，用实际行动来保护我们美好的家园长江三角洲的自然环境，首先在农业机械，特别是插秧机上大量采用‘氢燃料电池发动机’取代柴油机，保护好广大农村的生态环境。

本发明向全国、全世界宣告：中国的第一台零排放的、具有自主知识产权的“氢能插秧机”为时不久，就会诞生！

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

氢燃料电池插秧机1包括：秧苗箱2、手动操纵装置3、插秧爪4、水田轮5、电动机6、氢燃料电池7、计算机控制装置8、脚踏操纵装置9、氢燃料容器10、导向尾轮11、驾驶座椅12、氢燃料输送管13、机械传动装置14等组成部分；安装在氢燃料电池插秧机1的底板上的氢燃料容器10里输出的氢燃料、通过氢燃料输送管13输入氢燃料电池7，在氢燃料电池7内部通过电化学反应生成水，并释放出电能；电流通过导电线输入电动机6，在电动机6内将电能转换成机械能，计算机控制装置8控制机械传动装置14将机械能用于驱动水田轮5和插秧爪4按照控制程序转动，在水田中进行插秧；插秧机驾驶员坐在驾驶座椅12上通过手动操纵装置3和脚踏操纵装置9人工辅助操纵氢燃料电池插秧机1的各项运动，确保氢燃料电池插秧机1在水田中顺利进行插秧作业。

氢燃料容器10是高压容器或绝热容器或固体氢化物储存容器。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

在氢燃料电池插秧机的底板上，从氢燃料容器里输出的氢燃料、通过氢燃料输送管输入氢燃料电池，在氢燃料电池内部通过电化学反应生成水，并释放出电能；电流通过导电线输入电动机，将电能转换成机械能，计算机控制装置控制机械传动装置将机械能用于驱动水田轮和插秧爪按照控制程序转动，在水田中进行插秧。插秧机驾驶员通过手动操纵装置和脚踏操纵装置进行辅助调控插秧机的作业，实现插秧机的高质量、低成本、零排放作业目标。

氢是人类有希望开发的未来能源，储量十分丰富，氢占宇宙质量的75％。江苏省是中国的光伏产业大省，江苏省人民政府决心打造‘世界太阳能光伏第一省’，太阳能光伏发电已成为江苏省新兴的支柱产业。南京、无锡、苏州、常州、南通、扬州已涌现出一批现代化的光伏企业，为北京奥运会、上海世博会的场馆成功实施了环保的太阳能发电项目，得到国内外人士的一致好评；江苏省南通市、盐城市、连云港市的三市沿海地区已建立数十个风力发电场；江苏省有充足的水资源，有黄海、长江、太湖、洪泽湖，是开发‘太阳氢’(太阳能制氢)和‘风氢’(风力发电制氢)两种无碳能源的理想战场。江苏省‘发电解水制氢)的自然资源是丰富的。江苏省未来大量生产的氢燃料电池，将能逐步满足全省动力插秧机对能源的需求。人类可以采用太阳能制氢、风能制氢、核能制氢、生物质制氢、化石矿物燃料制氢等多种方法来大量获取二次能源一氢能。氢能是插秧机的理想能源，氢燃料电池是向插秧机提供氢能的最佳方式。人类将一定容量的氢燃料电池应用到新能源农业机械上，是保护农村生态环境的重要举措。

现举出实施例如下：

实施例一：

在氢燃料电池插秧机的底板上，从氢燃料绝热容器里输出的液体氢燃料、通过氢燃料输送管输入氢燃料电池，在氢燃料电池内部通过电化学反应生成水，并释放出电能；电流通过导电线输入电动机，将电能转换成机械能，计算机控制装置控制机械传动装置将机械能用于驱动水田轮和插秧爪按照控制程序转动，在水田中进行插秧。

实施例二：

在氢燃料电池插秧机的底板上，从氢燃料高压容器里输出的压缩氢气燃料、通过氢燃料输送管输入氢燃料电池，在氢燃料电池内部通过电化学反应生成水，并释放出电能；电流通过导电线输入电动机，将电能转换成机械能，计算机控制装置控制机械传动装置将机械能用于驱动水田轮和插秧爪按照控制程序转动，在水田中进行插秧。

Claims (2)

1.一种将氢燃料电池新能源作为动力装置的插秧机，其特征是，氢燃料电池插秧机(1)包括：秧苗箱(2)、手动操纵装置(3)、插秧爪(4)、水田轮(5)、电动机(6)、氢燃料电池(7)、计算机控制装置(8)、脚踏操纵装置(9)、氢燃料容器(10)、导向尾轮(11)、驾驶座椅(12)、氢燃料输送管(13)、机械传动装置(14)等组成部分；安装在氢燃料电池插秧机(1)的底板上的氢燃料容器(10)里输出的氢燃料、通过氢燃料输送管(13)输入氢燃料电池(7)，在氢燃料电池(7)内部通过电化学反应生成水，并释放出电能；电流通过导电线输入电动机(6)，在电动机(6)内将电能转换成机械能，计算机控制装置(8)控制机械传动装置(14)将机械能用于驱动水田轮(5)和插秧爪(4)按照控制程序转动，在水田中进行插秧；插秧机驾驶员坐在驾驶座椅(12)上通过手动操纵装置(3)和脚踏操纵装置(9)人工辅助操纵氢燃料电池插秧机(1)的各项运动，确保氢燃料电池插秧机(1)在水田中顺利进行插秧作业。

2.根据权利要求1所述的一种将氢燃料电池新能源作为动力装置的插秧机，其特征是，所述的氢燃料容器(10)是高压容器或绝热容器或固体氢化物储存容器。

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