CN101946579A - 一种将太阳氢新能源作为动力装置的插秧机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种将太阳氢新能源作为动力装置的插秧机，属于新能源应用技术领域。太阳光照射太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入电解水制氢装置产生氢气，氢气通过输氢管道输入氢燃料容器制造车间，将制造出的氢燃料容器移装在“太阳氢燃料电池插秧机”的底盘上，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，在氢燃料电池内通过电化学反应高效释放出电能，电流进入电动机、将电能转换成机械能，计算机控制装置控制机械能通过机械传动装置驱动插秧爪、水田轮的转动，完成运送、抓取、栽插水稻秧苗的作业。插秧机的驾驶员坐在驾驶座椅上，通过手动操纵装置和脚踏操纵装置操纵插秧机的运动、进行高质量、无污染的插秧作业。

Description

一种将太阳氢新能源作为动力装置的插秧机
技术领域
本发明涉及一种将太阳氢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
目前，在全世界的水稻田里进行插秧作业的插秧机全部靠柴油机或汽油机提供动力，柴油机或汽油机在工作时大量排放的二氧化碳和有害气体污染了农村的生态环境，加剧了全球变暖，引起了气候变化。
自光伏产业在中国大地诞生并崛起以来，进入2010年，由于保护地球上生态环境和应对气候变化的迫切需要，光伏产业作为新兴产业开始迅速扩张，中国的光伏安装量快速增长，光伏应用的技术领域不断拓宽。按照国家发改委编制的“可再生能源中长期发展规划”，到2020年我国光伏发电总容量220万KW。
同时，人类对太阳能电池的科学研究水平进一步提高，太阳能电池的光电转化效率不断提高，南京中电开始N型电池商业化量产，光电转化效率达到24.7％；美国的一家公司已在菲律宾大规模生产光电转化效率达24.2％的太阳能电池。由于太阳能电池在发电过程中不排放二氧化碳、二氧化硫等，所以人类采用太阳能发电越多，向空气中排放的二氧化碳和有害气体就越少，地球上的自然环境就要改善一些；气候变化问题就不会越来越严重。
联合国副秘书长沙祖康在北京发言：“应对气候变化的不利影响，对大多数国家而言，包括中国，已是迫在眉睫。”2010年夏，中国南方、东北、西北多个地方突降暴雨，引发自然灾害，截至8月11日17时甘肃省甘南州舟曲县特大山洪地质灾害共造成1117人遇难，627人失踪。俄罗斯遭遇千年未见的酷署，频发火灾，浓烟污染了俄罗斯首都莫斯科的城市空气，影响着居民的呼吸。
太阳能是一次能源、太阳能对环境无害，但有很强的区域性和时间性，必须在太阳光强度高的时候储存太阳能，以便在没有太阳光时进行利用，单纯靠蓄电池储存太阳能，容量小。太阳能发电虽然不排放二氧化碳，不产生温室效应，有利于应对气候变化，但太阳能发电产生的电流如何才能得到大规模的高效利用，值得研究。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种将太阳氢新能源作为动力装置的插秧机。
氢能是二次能源，氢能是一种极具潜力的‘能源载体’。用氢能取代化石能源。可以提供既不会产生温室效应，也不会造成环境污染的清洁能源。白天，大规模的太阳能发电产生大量的电流，电流通过电解水产生大量的氢，氢既可以储存在氢燃料容器中，也可以通过管道输送到城乡用户，供氢燃料电池发电。
清华大学核能与新能源技术研究院的科学家们正在开展‘太阳氢’、‘风氢’的研究。氢完全可以成为太阳能的载体，太阳-氢能系统无污染，不含碳原子，当用氢产生热或电时，副产物是清洁的水。电解水又可得到氢。所以太阳-氢能是一个清洁和可循环的系统。
地球上现有的二次能源可分为‘过程性能源’和‘含能体能源’，当今世界上应用最广泛的‘过程性能源’是电能，最广泛的‘含能体能源’是汽油和柴油。作为‘过程性能源’的电能，无法直接储存，人类发明了能够间接储电的蓄电池，有关蓄电池的技术不断进步，用锂离子电池取代造成环境污染的铅酸电池，新产品磷酸铁锂储能电池已经增加了储电容量，并且延长了使用寿命。面对太阳能发电量的迅猛增长，仅靠蓄电池输电是不够的。清华大学的科学家提出将属于含能体能源的氢能作为太阳能的载体，从而为大容量储存太阳能光伏发电产生的大量电流开辟了新的途径。
江苏省是中国光伏产业大省，江苏省人民政府决心打造‘世界太阳能光伏第一省’，江苏省的沿海有一千万亩盐碱滩涂，本项专利的发明人缪同春曾经在沿海盐碱滩涂地上工作过，缪同春作为发明人在2009年8月3日申请的实用新型专利：‘沿海滩涂上方建高架桥式太阳能电站的独立发电装置’，国家知识产权局已发给专利证书，授权公告日为2010年6月30日；缪同春向故乡南通市的领导汇报这一项授权专利后，中共南通市委罗一民书记、南通市人民政府丁大卫市长极其重视，都做了亲笔批示，由南通市科学技术局发函通知了在无锡创新创业的缪同春，准备伺机实施该项专利。
正好缪同春读到清华大学毛宗强教授编写的2010年出版的、书名叫‘无碳能源：太阳氢’的新能源图书，将书中的太阳-氢能这一清洁和可循环的系统与自己提出的在江苏沿海滩涂上建设大型太阳能电站的技术方案联系到一起，确认清华大学毛宗强教授研究的无碳能源-太阳氢新系统可以解决江苏沿海滩涂进行大规模的太阳能发电以后，储存并且高效利用电能，生产氢能，并且用好氢能保护环境的现实问题。
本项专利发明人缪同春抓住时机，赶紧写信向清华大学毛宗强教授汇报了自己的构想。毛宗强教授很快指使自己的研究生张扬给缪同春发来电子邮件，双方先建立电子邮件的沟通，张扬是清华大学的研究生，曾经是美国哈佛大学的研究生，从互联网上可以看到张扬的帅哥形象。
在江苏沿海盐碱滩涂上大搞太阳能发电，将电能用于电解水生产氢，大量制取氢能，江苏产的‘太阳-氢能’将能完全满足全省万台机动插秧机的能源需求，农民驾驶插秧机进行作业，将无需购置柴油或汽油，在插秧机的工作过程中，将不再排放一丝一毫的二氧化碳，从而将我们的家乡江苏省农村的生态环境保护好。缪同春盼望这一天的早日到来，今年已经71岁的、身为中国农业机械学会能源动力学会理事的缪同春也就尽了一份责任。
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：
太阳光照射安装在支撑架2上的太阳能电池1产生电流，电流通过导电线3输入电解水制氢效率达到70-90％的电解水制氢装置4中产生氢气，氢气通过输氢管道5输入氢燃料容器制造车间6，将氢气制造成燃料储存在一只又一只氢燃料容器7内；接着将氢燃料容器7运送、移装在太阳氢燃料电池插秧机17的底盘上，从氢燃料容器7输出的氢燃料通过氢燃料输送管18输入氢燃料电池9，氢燃料在氢燃料电池9内通过电化学反应直接将氢燃料的化学能高效地转化为电能，氢燃料电池就是氢发电装置；发出的电流进入电动机10，在电动机10内将电能转换成机械能，计算机控制装置14控制机械能通过机械传动装置13用于驱动水田轮11和插秧爪12按照程序转动，进行运送、抓取、栽插水稻秧苗的作业；按照插秧爪12的向左或向右的移动顺序，从秧苗箱15内抓取秧苗；插秧机左、右两侧各一只水田轮11和导向尾轮20共同支撑插秧机的重量和进行插秧机的前进、后退、左转弯、右转弯运动，驾驶员坐在驾驶座椅19上，通过手动操纵装置16和脚踏操纵装置8操纵插秧机各组成部件的的运动，进行高质量、无污染的插秧作业。
电解水制氢装置4是太阳能电解水制氢装置，电-氢的转化效率达到70-90％，一年制氢量在1吨-10000吨。
氢燃料电池9包括低温燃料电池和高温燃料电池两大类；常见的低温燃料电池有：1.质子交换膜燃料电池，2.磷酸燃料电池，3.碱性燃料电池；高温燃料电池有：1.固体氧化物燃料电池(SOFC)，2.熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)。
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：
本发明涉及一种将太阳氢新能源作为动力装置的插秧机，属于新能源应用技术领域。太阳光照射太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入电解水制氢装置产生氢气，氢气通过输氢管道输入氢燃料容器制造车间，将制造出的氢燃料容器移装在“太阳氢燃料电池插秧机”的底盘上，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，在氢燃料电池内通过电化学反应高效释放出电能，电流进入电动机、将电能转换成机械能，计算机控制装置控制机械能通过机械传动装置驱动插秧爪、水田轮的转动，完成运送、抓取、栽插水稻秧苗的作业。插秧机的驾驶员坐在驾驶座椅上，通过手动操纵装置和脚踏操纵装置操纵插秧机的运动、进行高质量、无污染的插秧作业。
本发明的目的是开发清洁能源，保护生态环境，保证粮食安全。本项专利的发明人曾经在原石油工业部、江苏油田、南京炼油厂工作过七年，开发和使用石油和煤炭促进了经济发展，也带来了环境问题。地球上过去65万年，自然因素仅使大气中的二氧化碳含量从180PPM增加到2005年的300PPM，然而近几年，二氧化碳浓度迅速增加，全球在2030年使二氧化碳浓度稳定在445-535PPM的任务十分艰巨，二氧化碳浓度的增加使全球平均气温升高、海平面上升，干旱、洪涝、暴雨、泥石流、高温、低温多种灾害频发，人类喜爱的春季、秋季缩短了；对人类有害的酷热、严寒时间延长了。农业生产特别是粮食生产受到了威胁，粮食产量的减少，粮食价格的上涨，将来会造成大批的环境难民。所以，努力发展可再生能源，扩大太阳能、风能等可再生能源的应用范围，已经刻不容缓。
现举出实施例如下：
实施例一：
太阳光照射太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入电解水制氢能力一年制氢量8000吨、电-氢的转化效率达到80％的电解水制氢装置中产生氢气，氢气通过输氢管道输入氢燃料容器制造车间，将氢燃料分别储存在一只又一只氢燃料容器内；接着将氢燃料容器运送、移装在太阳氢燃料电池插秧机的底盘上，从氢燃料容器输出的氢燃料通过氢燃料输送管输入质子交换膜氢燃料电池，氢燃料在质子交换膜氢燃料电池内通过电化学反应直接将氢燃料的化学能高效地转化为电能，质子交换膜氢燃料电池就是氢发电装置；发出的电流进入电动机，在电动机内将电能转换成机械能，计算机控制装置控制机械能通过机械传动装置用于驱动水田轮和插秧爪按照程序转动，进行运送、抓取、栽插水稻秧苗的作业。
实施例二：
太阳光照射太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入电解水制氢能力一年制氢量6000吨、电-氢的转化效率达到85％的电解水制氢装置中产生氢气，氢气通过输氢管道输入氢燃料容器制造车间，将氢燃料分别储存在一只又一只氢燃料容器内；接着将氢燃料容器运送、移装在太阳氢燃料电池插秧机的底盘上，从氢燃料容器输出的氢燃料通过氢燃料输送管输入磷酸氢燃料电池，氢燃料在磷酸氢燃料电池内通过电化学反应直接将氢燃料的化学能高效地转化为电能，磷酸氢燃料电池就是氢发电装置；发出的电流进入电动机，在电动机内将电能转换成机械能，计算机控制装置控制机械能通过机械传动装置用于驱动水田轮和插秧爪按照程序转动，进行运送、抓取、栽插水稻秧苗的作业。

Claims (3)

1.一种将太阳氢新能源作为动力装置的插秧机，其特征是，太阳光照射安装在支撑架(2)上的太阳能电池(1)产生电流，电流通过导电线(3)输入电解水制氢效率达到70-90％的电解水制氢装置(4)中产生氢气，氢气通过输氢管道(5)输入氢燃料容器制造车间(6)，将氢气制造成燃料储存在一只又一只氢燃料容器(7)内；接着将氢燃料容器(7)运送、移装在太阳氢燃料电池插秧机(17)的底盘上，从氢燃料容器(7)输出的氢燃料通过氢燃料输送管(18)输入氢燃料电池(9)，氢燃料在氢燃料电池(9)内通过电化学反应直接将氢燃料的化学能高效地转化为电能，氢燃料电池就是氢发电装置；发出的电流进入电动机(10)，在电动机(10)内将电能转换成机械能，计算机控制装置(14)控制机械能通过机械传动装置(13)用于驱动水田轮(11)和插秧爪(12)按照程序转动，进行运送、抓取、栽插水稻秧苗的作业；按照插秧爪(12)的向左或向右的移动顺序，从秧苗箱(15)内抓取秧苗；插秧机左、右两侧各一只水田轮(11)和导向尾轮(20)共同支撑插秧机的重量和进行插秧机的前进、后退、左转弯、右转弯运动，驾驶员坐在驾驶座椅(19)上，通过手动操纵装置(16)和脚踏操纵装置(8)操纵插秧机各组成部件的的运动，进行高质量、无污染的插秧作业。
2.根据权利要求1所述的一种将太阳氢新能源作为动力装置的插秧机，其特征是，所述的电解水制氢装置(4)是太阳能电解水制氢装置，电-氢的转化效率达到70-90％，一年制氢量在1吨-10000吨。
3.根据权利要求1所述的一种将太阳氢新能源作为动力装置的插秧机，其特征是，所述的氢燃料电池(9)包括低温燃料电池和高温燃料电池两大类；常见的低温燃料电池有：1.质子交换膜燃料电池，2.磷酸燃料电池，3.碱性燃料电池；高温燃料电池有：1.固体氧化物燃料电池(SOFC)，2.熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)。
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