CN101953256A

CN101953256A - 氢燃料电池新能源应用在采棉机上的动力装置

Info

Publication number: CN101953256A
Application number: CN 201010274261
Authority: CN
Inventors: 缪同春
Original assignee: Wuxi Tongchun New Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Wuxi Tongchun New Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2011-01-26

Abstract

本发明涉及氢燃料电池新能源应用在采棉机上的动力装置，属于新能源应用技术领域。从氢燃料容器中输出的氢燃料、通过氢燃料输送管输入氢燃料电池，在氢燃料电池内部利用氢燃料和氧直接经过电化学反应产生电能，并排放水。电流通过导电线输入电动机，在电动机内将电能转换成机械能，由动力输出轴输送机械能到机械传动装置，机械传动装置驱动氢燃料电池电动采棉机的扶导器、采棉室、输送籽棉装置、进棉口、籽棉储存箱、轧棉装置，棉籽输送装置、棉籽储存箱、皮棉储存箱、出棉口共同完成棉花的采摘、输送、轧花、储存作业以及采棉机前行走轮和后行走轮的转动。

Description

氢燃料电池新能源应用在采棉机上的动力装置

技术领域

本发明涉及一种氢燃料电池新能源应用在采棉机上的动力装置，属于新能源应用技术领域。

背景技术

2010年，上海的高温日达到29个，8月19日前后，上海连续出现4天39℃高温天气，8月19日浦东最高气温高达40℃，上海外滩实测地表温度接近50℃，碰上百年未遇的高温天气，上海人热得有些吃不消。一百多年来，人类大量燃烧煤炭和石油，向大气中排放大量的二氧化碳，造成了气候变化，产生了温室效应，出现了全球气候变暖，人类如果不改变现有的能源结构，高温天气今后就难以减少。

上海、江苏、浙江两省一市在30多年前大量种植棉花，本项专利的发明人缪同春亲自种植棉花十年，曾经到江苏省启东市和浙江省慈溪市参观过棉花高产试验田，然而，由于工业的发展，酸雨的增多，影响了棉花的品质，江浙沪产棉区的棉花种植面积大幅减少。酸雨增加的原因是人类大量燃烧含有硫化合物的煤炭和石油，产生大量的二氧化硫气体，二氧化硫溶解在雨水中，产生亚硫酸，雨水便呈酸性，降落到地面上，会破坏农作物的生长发育，对棉纤维的质量影响很大。

近二十年来，华北地区、华东地区种植棉花少了，新疆自治区种植棉花多了；采摘棉花是一项繁重的体力劳动，发明人缪同春在国营农场工作时，曾经身背采棉大口布袋，弯腰在棉田里挑选已吐絮的开裂棉桃，用手摘取雪白的带籽棉瓣，丢进采棉大口布袋内；缪同春身背装有十多斤重的籽棉的采棉大口布袋步行三里多路，到晒花场上将籽棉从采棉大口布袋内抖落到晒花竹帘上，由工人一边翻晒棉花，一边按等级分拣棉花，将三级棉花、四级棉花、五级棉花分开晒花，并检出沾在棉瓣上的碎棉叶及杂质。缪同春提着空的采棉大口布袋下班时，摸着被坚硬的棉铃壳划破的伤口，已是精疲力竭。

新疆产棉区面积大、劳动力少，主要靠采棉机采摘棉花，美国和印度的产棉区大量使用采棉机摘棉。全世界的采棉机目前全部依靠柴油机或汽油机提供动力，柴油机和汽油机工作时，排气管中不断冒出带有黑色细碳颗粒的黑烟，不停的排放二氧化碳和二氧化硫，污染了棉田的空气，使洁白的棉纤维沾上了细小的黑色颗粒，影响了棉花的品质，降低了棉花的等级和市场价格。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种氢燃料电池电动采棉机，为减少棉田化学污染，提高棉花品质、增加棉花产值开辟一条新的途径。

中国政府为了发展清洁能源，保护地球上的生态环境，决心大力发展可再生的新能源。国务院在2009年年底提出的目标是：到2020年，非化石能源占一次能源消费比重达到15％左右。专家预测到2020年，中国能源需求总量可能高达45亿吨标煤；要达到非化石能源占一次能源消费比重15％的目标，发展非化石的新能源已成当务之急，太阳能、风能、氢能等清洁能源，都应该加快发展和扩大应用范围。曾担任中国农业机械学会能源动力学会理事的本发明人缪同春应该挺身而出，为创造有中国特色的新能源农业机械作出新的贡献。

在新能源中，氢能的开发利用对保护地球上的生态环境最为有利。人类用氢能代替目前所用的煤炭和石油是不会产生温室效应，也不会造成环境污染的科学方法。地球上氢的资源十分丰富，含氢最丰富的物质是水。国内外已经研究出许多制氢方法，如：电解水制氢、矿物燃料制氢、生物质制氢、太阳能制氢、风能制氢、光化学制氢、用氧化亚铜做催化剂从水中制取氢气、用新型的钼化合物从水中制氢、用光催化剂反应和超声波照射把水完全分解制氢、用细菌制取氢、用微生物提取酶制氢、甲烷制氢气、用绿藻生产氢、用甲酸制造氢气，人类不断发现并掌握了越来越多的制氢技术，并研制了氢气的纯化技术，已制造成功燃氢汽车，氢能汽车不排放二氧化碳和二氧化硫，排放物是洁净的水，其工作过程十分清洁。为了生产高品质的纯白棉花，提高棉花的等级，减少棉田的化学污染，用氢能作为采棉机的动力是十分理想的。

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：

氢燃料电池电动采棉机21包括：扶导器1、采棉室2、输送籽棉装置3、驾驶室4、进棉口5、籽棉储存箱6、轧棉装置7，棉籽输送装置8、棉籽储存箱9、皮棉储存箱10、出棉口11、后行走轮12、前行走轮13、氢燃料容器14、氢燃料输送管15、氢燃料电池16、导电线17、电动机18、动力输出轴19、机械传动装置20、氢燃料电池电动采棉机动力装置22；氢燃料电池电动采棉机动力装置22包括：氢燃料容器14、氢燃料输送管15、氢燃料电池16、导电线17、电动机18、动力输出轴19、机械传动装置20；从氢燃料容器14输出的氢燃料通过氢燃料输送管15输入氢燃料电池16、在氢燃料电池16的内部利用氢燃料和氧直接经过电化学反应产生电能，并排放水；电流通过导电线17输入电动机18，在电动机18内将电能转换成机械能，由动力输出轴19输送机械能到机械传动装置20，机械传动装置20驱动前行走轮13和后行走轮12向前或向后转动，在氢燃料电池电动采棉机21向前进的过程中，扶导器1将棉株扶持导入采棉室2，采摘吐絮棉瓣进入输送籽棉装置3，成熟的棉瓣通过进棉口5输入籽棉储存箱6临时储存，接着通过轧棉装置7将皮棉与棉籽分离，棉籽通过棉籽输送装置8输入棉籽储存箱9储存；皮棉输入皮棉储存箱10，皮棉从出棉口11运出皮棉储存箱10；驾驶员坐在驾驶室4内的座位上操纵氢燃料电池电动采棉机21各相关部件共同完成棉花的采摘、输送、轧花、储存作业以及采棉机前行走轮13和后行走轮12的转动。

氢燃料容器14是压缩气体氢储存容器或液体氢储存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：

从氢燃料容器中输出的氢燃料、通过氢燃料输送管输入氢燃料电池，在氢燃料电池内部利用氢燃料和氧直接经过电化学反应产生电能，并排放水。电流通过导电线输入电动机，在电动机内将电能转换成机械能，由动力输出轴输送机械能到机械传动装置，机械传动装置驱动‘氢燃料电池电动采棉机’的扶导器、采棉室、输送籽棉装置、进棉口、籽棉储存箱、轧棉装置，棉籽输送装置、棉籽储存箱、皮棉储存箱、出棉口共同完成棉花的采摘、输送、轧花、储存作业以及采棉机前行走轮和后行走轮的转动。

人类将氢能用到采棉机上，首先要解决好储氢、供氢难题。采棉机边行驶边采棉时，要求储氢系统多供应氢气，当采棉机停止工作时，则要求储氢系统停止供氢。氢是地球上最轻的化学元素，其密度为0.0899g/L，是水的密度的万分之一；在-252.7℃时，氢成为液体，密度为70g/L，也只有水的十五分之一；美国能源部提出的储氢目标是：单位质量储氢密度达6.5％、单位体积储氢密度达62kg/m³。中国生产的车用轻质高压储氢罐可以用作为采棉机上的压缩气体氢储存容器，气态高压储氢是最普通和最直接的储氢方式，通过减压阀的调节就可以直接向采棉机内部的氢燃料电池供氢，提供氢能。液体氢储罐的结构比气体氢储罐的结构复杂，液体氢系统的储氢密度一般为40kg/m³，中国已能生产液氢，已成功地用于航空航天事业，在采棉机上使用液体氢储存容器，可以使质量储氢密度高达5％，储存相同质量的氢，液体氢储罐的体积比高压气体氢储罐要小。固体氢化物储存容器的内部由某些金属大量‘吸收’氢气，反应生成金属氢化物储氢，其优点是有较大的储氢容量，缺点是质量储氢密度低，目前采用固体氢储存容器并不多。在北京公共交通公司和上海世博会上已出现环保的氢燃料电池汽车，并已建成向氢燃料电池汽车供电的加氢站。所以，在产棉区建立加氢站，推广使用氢燃料电池电动采棉机，既能保证向采棉机提供可再生的清洁能源，又能显著提升棉花的品质和等级，为棉纺织工业提供高级棉花原料。

现举出实施例如下：

实施例一：

从压缩气体氢储存容器输出的氢燃料通过氢燃料输送管输入氢燃料电池、在氢燃料电池的内部利用氢燃料和氧直接经过电化学反应产生电能，并排放洁净的水；电流通过导电线输入电动机，在电动机内将电能转换成机械能，由动力输出轴输送机械能到机械传动装置，机械传动装置驱动前行走轮和后行走轮向前或向后转动，同时驱动氢燃料电池电动采棉机的各有关部件共同完成棉花的采摘、输送、轧花、储存作业。

实施例二：

从液体氢储存容器输出的氢燃料通过氢燃料输送管输入氢燃料电池、在氢燃料电池的内部利用氢燃料和氧直接经过电化学反应产生电能，并排放洁净的水；电流通过导电线输入电动机，在电动机内将电能转换成机械能，由动力输出轴输送机械能到机械传动装置，机械传动装置驱动前行走轮和后行走轮向前或向后转动，同时驱动氢燃料电池电动采棉机的各有关部件共同完成棉花的采摘、输送、轧花、储存作业。

Claims

1.一种氢燃料电池新能源应用在采棉机上的动力装置，其特征是，氢燃料电池电动采棉机(21)包括：扶导器(1)、采棉室(2)、输送籽棉装置(3)、驾驶室(4)、进棉口(5)、籽棉储存箱(6)、轧棉装置(7)，棉籽输送装置(8)、棉籽储存箱(9)、皮棉储存箱(10)、出棉口(11)、后行走轮(12)、前行走轮(13)、氢燃料容器(14)、氢燃料输送管(15)、氢燃料电池(16)、导电线(17)、电动机(18)、动力输出轴(19)、机械传动装置(20)、氢燃料电池电动采棉机动力装置(22)；氢燃料电池电动采棉机动力装置(22)包括：氢燃料容器(14)、氢燃料输送管(15)、氢燃料电池(16)、导电线(17)、电动机(18)、动力输出轴(19)、机械传动装置(20)；从氢燃料容器(14)输出的氢燃料通过氢燃料输送管(15)输入氢燃料电池(16)、在氢燃料电池(16)的内部利用氢燃料和氧直接经过电化学反应产生电能，并排放水；电流通过导电线(17)输入电动机(18)，在电动机(18)内将电能转换成机械能，由动力输出轴(19)输送机械能到机械传动装置(20)，机械传动装置(20)驱动前行走轮(13)和后行走轮(12)向前或向后转动，在氢燃料电池电动采棉机(21)向前进的过程中，扶导器(1)将棉株扶持导入采棉室(2)，采摘吐絮棉瓣进入输送籽棉装置(3)，成熟的棉瓣通过进棉口(5)输入籽棉储存箱(6)临时储存，接着通过轧棉装置(7)将皮棉与棉籽分离，棉籽通过棉籽输送装置(8)输入棉籽储存箱(9)储存；皮棉输入皮棉储存箱(10)，皮棉从出棉口(11)运出皮棉储存箱(10)；驾驶员坐在驾驶室(4)内的座位上操纵氢燃料电池电动采棉机(21)各相关部件共同完成棉花的采摘、输送、轧花、储存作业以及采棉机前行走轮(13)和后行走轮(12)的转动。

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池新能源应用在采棉机上的动力装置，其特征是，所述的氢燃料容器(14)是压缩气体氢储存容器或液体氢储存容器或固体氢化物储存容器。