CN101946580A - 一种将风氢新能源作为动力装置的插秧机 - Google Patents

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缪同春
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Abstract

本发明涉及一种将风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。陆地上空或海洋上的风力吹动叶片快速旋转，带动风力发电机发出电流，电流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，制造出的氢燃料容器被移装在“风氢燃料电池插秧机”的底部，从氢燃料容器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，电能输入电动机内转换成机械能，机械能在计算机控制装置的控制下驱动插秧机各个部件的运转；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进行零排放、高质量的插秧作业。

Description

一种将风氢新能源作为动力装置的插秧机
技术领域
本发明涉及一种将风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
2010年4月至7月，中国的水稻田里有近20万台机动插秧机在进行插秧作业，其中90％的机动插秧机使用柴油机提供动力，10％的机动插秧机使用汽油机提供动力，柴油机和汽油机在工作过程中向空气中排放大量的二氧化碳，大气中二氧化碳浓度的增加，会引起温室效应和极端气候事件。
目前中国的风电装机容量已达2268万千瓦，累计发电量达516亿千瓦时，预计到2020年风力发电要达到1.5亿千瓦的装机容量。全世界风力发电的技术相对成熟，产业化程度较高。特别是海上风力发电的潜力很大，海上风电场将成为主流。在上海世博会期间，上海东海大桥海上风电场已成功发电。风能是一种清洁能源，又是一种间歇性的不可控的能源，传统电网缺少消化和输送大量风电的能力。
由于人类社会进入工业化时代后，大量燃烧煤炭和石油，排放了大量的二氧化碳，产生了温室效应，引起了气候变化。进入2010年，全世界极端气候事件增多。2010年8月11日重庆市江津区气温高达43℃，上海市浦东区也达到了40℃。由于风能属于可再生能源，风力发电的过程中不会产生二氧化碳，所以大力发展风力发电已成为保护生态环境、应对气候变化的当务之急。
2010年8月6日国家知识产权局田力普局长到大连市参加2010年中国国际专利技术与产品交易会，和大连市委书记夏德仁一起参观新能源汽车时表示：‘目前新能源产业面临前所未有的发展机遇，中国新能源企业在核心技术方面拥有的知识产权并不多，中国的新能源企业在注重产品市场化的同时，更应该关注核心技术的研发及其知识产权保护，避免将来受制于人。’本项专利的发明人缪同春在无锡、苏州的会议上，五次见到过田局长，并在苏州国际博览中心举办的展会上，在自己的展位前、与田局长面对面交谈过，田力普鼓励缪同春：‘要多申请专利。’缪同春作为中国农业机械学会能源动力学会的理事，多么希望国家知识产权局的有关同志能够大力支持农业机械技术领域里的新能源专利申请。
中国的农业机械在2009年用掉3575万吨燃油，占当年汽油和柴油消耗总量的30％左右，其中，农业运输和农田作业用燃油占全部农业燃油消耗的比例超过70％，全国近20万台机动插秧机全部使用依赖化石燃油的柴油机或汽油机提供动力，柴油机或汽油机大量排放二氧化碳，这与当前大力提倡‘节能减排’的形势格格不入，人类在下一步该如何向农业机械提供安全的清洁能源呢？
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种将风氢新能源作为动力装置的插秧机。
在中国的国家能源中长期发展规划中预计，到2020年可再生能源要占15％的份额。要实现这一目标，必须加快发展风电，2010年中国风电的装机容量将超过1000万千瓦。
风能属于可再生能源，是一次能源。风能受自然环境影响，稳定性差，具有间隙性。氢能是二次能源，氢可通过燃料电池进行化学能-电能的高效转化，与相同用途的热机比较，氢燃料电池的能效可以高出30％左右。氢能作为能源载体，可以大量储存风能。由于储存氢燃料的氢燃料容器可以长途运输和长期储存，氢能和氢燃料电池的大量使用，有希望摆脱对石油资源的依赖和大幅度减少二氧化碳的排放，风能与氢能的结合最终能建成无碳排放能源体系。这一无碳排放能源体系的建立，将使未来的插秧机的动力装置不再向空气中排放二氧化碳和有害气体，排出的产物仅是纯净的水。
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：
陆地上空或海洋上的风力吹动叶片1快速旋转，带动安装在涡轮风力发电机支柱3的顶部的涡轮风力发电机2发出电流，电流通过导电线4输入电解水制氢装置5产生大量氢气，氢气通过输氢管道6输入氢燃料容器制造车间7，氢燃料容器制造车间7制造出一只又一只储存有氢燃料的氢燃料容器8，氢燃料容器8被移装在‘风氢燃料电池插秧机’18的底部，从氢燃料容器8输出的氢燃料通过氢燃料输送管19输入氢燃料电池10，氢燃料电池10就是氢发电装置；在氢燃料电池10内通过电化学反应高效释放出电能，电能输入电动机11，在电动机11内将电能转换成机械能，机械能在计算机控制装置15的控制下驱动机械传动装置14带动水田轮12、插秧爪13的转动，既能从秧苗箱16中抓取水稻秧苗、也能向水田中栽插水稻秧苗；‘风氢燃料电池插秧机’18左侧和右侧的两只水田轮12和导向尾轮21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20上，通过手动操纵装置17和脚踏操纵装置9操纵插秧机各个组成部件的运动，完成零排放、高质量的插秧作业。
涡轮风力发电机2的单机输出功率为50KW-3000KW。
氢燃料容器8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：
陆地上空或海洋上的风力吹动叶片快速旋转，带动风力发电机发出电流，电流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，制造出的氢燃料容器被移装在‘风氢燃料电池插秧机’的底部，从氢燃料容器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，电能输入电动机内转换成机械能，机械能在计算机控制装置的控制下驱动插秧机各个部件的运转；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进行零排放、高质量的插秧作业。
天空中的风力大时、风力发电机产生的电能就多，风力小时、风力发电机产生的电能就少，所以风力发电机输出的电流量因风力大小多变而不够稳定。风电通过导电线输入电解水制氢装置产生氢气，将不够稳定的风能转化成稳定的氢能，氢气通过输氢管道输入氢燃料容器制造车间，制造出一只又一只氢燃料容器，氢燃料容器有三种；第一种是储存压缩气态氢的高压容器；第二种是储存液态氢的绝热容器；第三种是储存与金属及合金化合后的固体氢化物的容器。这三种氢燃料容器都能够在插秧机上向氢燃料电池提供氢燃料。氢燃料电池与普通电池不同，是氢和氧通过电化学反应生成水，并释放出电能。
风氢燃料电池插秧机使用的是清洁能源，排出的产物是水，目前，世界各国的机动插秧机使用的是化石能源，排出的产物是二氧化碳、二氧化硫和其他有害气体。从经济角度看，风氢燃料电池插秧机的运行成本只有当今使用化石能源的插秧机的一半；生产粮食的农业机械的作业成本越高、生产出来的粮食价格就越贵。2010年全世界许多地方发生大面积的干旱、洪涝、高温、低温，造成了粮食作物的减产或绝收，粮食价格、蔬菜价格开始上涨，本项专利的发明人缪同春既有中国农业机械学会能源动力学会理事的头衔，也有高级农艺师的职称，缪同春有责任大声疾呼：“必须加快插秧机采用风氢新能源的步伐。”如果将江苏南通、盐城、连云港三市沿海的十多个大型风力发电场产生的电能全部转换成氢能，完全能满足江苏省农村包括插秧机在内的全部农业机械的能源需求，大大改善江苏农村的生态环境，生产出无污染的优质大米，提高人民群众的身体健康水平。
现举出实施例如下：
实施例一：
风力吹动风力发电机的叶片快速旋转，带动安装在涡轮风力发电机支柱的顶部的单机输出功率为1200KW的涡轮风力发电机发出电流，电流通过导电线输入电解水制氢装置产生大量氢气，氢气通过输氢管道输入氢燃料容器制造车间，氢燃料容器制造车间制造出一只又一只储存有氢燃料的氢高压容器，氢高压容器被移装在‘风氢燃料电池插秧机’的底部，从氢高压容器输出的氢燃料通过氢燃料输送管输入氢燃料电池，氢燃料电池就是氢发电装置；在氢燃料电池内通过电化学反应高效释放出电能，电能输入电动机，在电动机内，将电能转换成机械能，机械能在计算机控制装置的控制下驱动机械传动装置带动水田轮、插秧爪的转动。参与氢燃料电池内化学反应的氢燃料由氢燃料电池外部的单独储存系统提供，只要能保证氢反应物的供给，氢燃料电池可以连续不断地产生电能来满足插秧机的能源需求。
实施例二：
风力吹动风力发电机的叶片快速旋转，带动安装在涡轮风力发电机支柱的顶部的单机输出功率为2000KW的涡轮风力发电机发出电流，电流通过导电线输入电解水制氢装置产生大量氢气，氢气通过输氢管道输入氢燃料容器制造车间，氢燃料容器制造车间制造出一只又一只储存有氢燃料的氢绝热容器，氢绝热容器被移装在‘风氢燃料电池插秧机’的底部，从氢绝热容器输出的氢燃料通过氢燃料输送管输入氢燃料电池，氢燃料电池就是氢发电装置；在氢燃料电池内通过电化学反应高效释放出电能，电能输入电动机，在电动机内，将电能转换成机械能，机械能在计算机控制装置的控制下驱动机械传动装置带动水田轮、插秧爪的转动。参与氢燃料电池内化学反应的氢燃料由氢燃料电池外部的单独储存系统提供，只要能保证氢反应物的供给，氢燃料电池可以连续不断地产生电能来满足插秧机的能源需求。

Claims (3)

1.一种将风氢新能源作为动力装置的插秧机，其特征是，陆地上空或海洋上的风力吹动叶片(1)快速旋转，带动安装在涡轮风力发电机支柱(3)的顶部的涡轮风力发电机(2)发出电流，电流通过导电线(4)输入电解水制氢装置(5)产生大量氢气，氢气通过输氢管道(6)输入氢燃料容器制造车间(7)，氢燃料容器制造车间(7)制造出一只又一只储存有氢燃料的氢燃料容器(8)，氢燃料容器(8)被移装在‘风氢燃料电池插秧机’(18)的底部，从氢燃料容器(8)输出的氢燃料通过氢燃料输送管(19)输入氢燃料电池(10)，氢燃料电池(10)就是氢发电装置；在氢燃料电池(10)内通过电化学反应高效释放出电能，电能输入电动机(11)，在电动机(11)内将电能转换成机械能，机械能在计算机控制装置(15)的控制下驱动机械传动装置(14)带动水田轮(12)、插秧爪(13)的转动，既能从秧苗箱(16)中抓取水稻秧苗、也能向水田中栽插水稻秧苗；‘风氢燃料电池插秧机’(18)左侧和右侧的两只水田轮(12)和导向尾轮(21)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(20)上，通过手动操纵装置(17)和脚踏操纵装置(9)操纵插秧机各个组成部件的运动，完成零排放、高质量的插秧作业。
2.根据权利要求1所述的一种将风氢新能源作为动力装置的插秧机，其特征是，所述的涡轮风力发电机(2)的单机输出功率为50KW-3000KW。
3.根据权利要求1所述的一种将风氢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(8)是高压容器或绝热容器或固体氢化物储存容器。
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