CN101971737A

CN101971737A - 氢燃料电池新能源应用在玉米收割机上的动力装置

Info

Publication number: CN101971737A
Application number: CN2010105019947A
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: 2010-09-23
Filing date: 2010-09-23
Publication date: 2011-02-16

Abstract

本发明涉及一种氢燃料电池新能源应用在玉米收割机上的动力装置，属于新能源应用技术领域。其主要采用氢燃料电池新能源动力装置和玉米收割装置连接组成。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、氢燃料与氧直接通过电化学反应高效产生电流，副产物是水。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，电动机的动力输出轴输送机械能到机械传动装置，机械传动装置通过相互连结的各有关机械零部件驱动割杆装置、液压升降器、摘穗扒皮装置、玉米穗输送装置、干燥装置、脱粒滚筒、玉米粒存储箱、玉米粒出口完成玉米的收割、摘穗、扒皮、输送、脱粒、存储作业。

Description

氢燃料电池新能源应用在玉米收割机上的动力装置

技术领域

本发明涉及氢燃料电池新能源应用在玉米收割机上的动力装置，属于新能源应用技术领域。

背景技术

2010年，中国国务院出台了‘关于促进农业机械化和农机工业又好又快发展的意见’，意见提出：‘建立以企业为主体、市场为导向、产学相结合的农机工业技术创新体系’。中国农业机械学会积极推进农业机械节能、老旧农业机械淘汰、节能农业机械的开发和推广。河北省副省长张和指出：要突出抓好农业机械化。农业机械化是农业现代化的重要标志。重点加快玉米收割机械化步伐，鼓励农民购置玉米收割机，促进玉米收割机械总量快速增加。

玉米是重要的粮食作物和饲料作物。近三十年来，由于美国用玉米制取乙醇，大量生产车用乙醇汽油，使玉米成为重要的能源作物。据美国能源情报署预计，到2025年，全球石油需求量达到每天1.21亿桶，不仅石油资源难以满足市场需求，石油价格的上涨也将使消费者难以承受。大量燃烧石油对环境造成的污染成为越来越严重的环保难题。中国人口众多，已由玉米净出口国转变成玉米净进口国，中国许多人认为中国首先要保障粮食安全，不能走美国用大量玉米制取乙醇、生产车用乙醇汽油的道路。1985年，本项专利发明人缪同春到沈阳农业大学去考察制取乙醇，沈阳农业大学派到沈阳火车站接送缪同春的面包车上就有‘酒精汽油汽车’六个字，沈阳农业大学有几位教授主张中国发展乙醇汽油来减轻城市里的空气污染。

2010年9月18日上午，国家副主席习近平在北京强调：‘要以高度负责态度应对气候变化，加快经济发展方式转变和经济结构调整，抓紧研发和推广低碳技术，深入开展节能减排全民行动，努力实现‘十一五’节能减排目标，践行相关国家承诺。’‘保护地球家园，是每个国家、每个民族、每个公民的共同责任。’

现有的玉米收割机是高耗油、高污染的农业机械产品，农业机械能耗主要源头是燃油。从农业燃油消耗情况来看，2009年中国农业用燃油3575万吨，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％。中国的玉米收割机每年约消耗170万吨柴油和汽油，从柴油机和汽油机的排气管中大量排放二氧化碳、二氧化硫和其他有害气体，污染了广大玉米产区的空气、河流和土壤。

本项专利的发明人缪同春是中国农业机械学会能源动力学会理事，缪同春深入农场、农村的机耕队、农机站，实地察看了许多台玉米收割机，发现柴油或汽油中的腐蚀性杂质会损伤柴油机或汽油机的内部构件，积炭会阻塞燃烧室，现有的内燃机玉米收割机需要经常保养和维修。

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新能源应用在玉米收割机上的动力装置。

近年来，风力发电发展迅速，风电虽然资源丰富、电量充沛，然而风能产生的方式存在不稳定性和间歇性，光伏发电同样存在不连续性和随机性，新能源产生的电能如何进行有效的传输和使用呢？在化学储能技术中，可再生氢燃料电池：电解水制氢-储氢-氢燃料电池发电是理想的解决方案；其优点有三个：第一个优点是氢燃料电池发电过程中没有碳排放，是无碳能源；第二个优点是在氢燃料电池内氢和氧产生电化学反应后的副产物是洁净的水，不会污染生态环境；第三个优点是电解水产生氢和氧，氢和氧结合生成水，水资源可以循环利用。氢能是二次能源，在电解水的过程中，消耗电能、氢氧分离；在氢燃料电池发电的过程中，氢氧结合、释放能量。这一解决方案完全能实现‘氢燃料电池电动玉米收割机’作业时的零污染。

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：

主要采用氢燃料电池新能源动力装置和玉米收割装置连接组成‘氢燃料电池电动玉米收割机’19；氢燃料电池新能源动力装置包括：氢燃料容器12、氢燃料输送管13、氢燃料电池14、导电线15、电动机16、动力输出轴17、机械传动装置18，动力装置全部安装在玉米收割机的内部；从氢燃料容器12输出的氢燃料通过氢燃料输送管13输入氢燃料电池14，在氢燃料电池14内通过电化学反应产生电流，氢燃料电池14通过导电线15与电动机16连结，电流输入电动机16内、在电动机16内将电能转换成机械能，电动机16的动力输出轴17将机械能传输到机械传动装置18，机械传动装置18通过相互连结的各有关机械零部件与玉米收割装置的各个组成部分连结；玉米收割装置包括：后行走轮11、前行走轮10、割杆装置1、液压升降器2、摘穗扒皮装置3、驾驶室4、玉米穗输送装置5、干燥装置6、脱粒滚筒7、玉米粒出口8、玉米粒存储箱9；当‘氢燃料电池电动玉米收割机’19向前进时，安装在玉米收割机底部两侧的两只前行走轮10和两只后行走轮11向前转动，安装在玉米收割机前端的割杆装置1将成行的玉米茎杆掘起并用收割刀割断茎杆，液压升降器2安装在割杆装置1的后面、控制割杆装置1的位置高低，摘穗扒皮装置3安装在液压升降器2的后面，摘穗扒皮装置3能从玉米茎杆上摘下玉米穗并扒去苞皮，玉米穗输送装置5的下部与摘穗扒皮装置3连通，玉米穗输送装置5的上部与干燥装置6连通，在干燥装置6的下部安装有脱粒滚筒7，干燥装置6与脱粒滚筒7相通，脱粒滚筒7的下方安装玉米粒存储箱9，脱粒滚筒7与玉米粒存储箱9连结并相通，玉米粒存储箱9后部的外侧设置有玉米粒出口8。

干燥装置6是电热玉米干燥装置或远红外玉米干燥装置或温室型太阳能玉米干燥装置或集热器型太阳能玉米干燥装置。

氢燃料容器12是压缩气体氢存储容器或液体氢存储容器或固体氢化物存储容器。

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：

其主要采用氢燃料电池新能源动力装置和玉米收割装置连接组成。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、氢燃料与氧直接通过电化学反应高效产生电流，副产物是水。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，电动机的动力输出轴输送机械能到机械传动装置，机械传动装置通过相互连结的各有关机械零部件驱动割杆装置、液压升降器、摘穗扒皮装置、玉米穗输送装置、干燥装置、脱粒滚筒、玉米粒存储箱、玉米粒出口完成玉米的收割、、摘穗、扒皮、输送、脱粒、存储作业。

氢元素是宇宙中含量最多的一种元素，被认为是未来的能源主体，氢能是对环境无害的能源，氢能可以由电获得并以相对高的效率转换成电。有了电，就可以用干燥装置对玉米穗进行干燥，现在的玉米收割机只能摘下玉米穗，不能脱下玉米粒，原因就是在田的玉米穗上的玉米粒含水量高达20-25％，而玉米脱粒时、要求玉米粒含水量不超过12％、含水量低于12％的玉米粒在脱粒过程中，玉米粒才不会被轧扁轧碎。无论是采用温室型太阳能干燥装置或集热器型太阳能干燥装置或太阳能与热泵联合干燥装置或远红外电热干燥装置都要消耗一定的能量，才能使玉米穗减少水分、确保脱粒质量，降低玉米粒的破损率。现有的内燃机能量转换效率低，难以提供用于干燥玉米穗所需要的能量，而氢燃料电池玉米收割机没有传统的发动机、变速箱，不涉及燃烧，比内燃机的能量转换效率高得多。氢燃料电池产生的电能，除了用于玉米的收割，还用于玉米的干燥和脱粒，实现玉米产区广大农民希望能买到能够同时脱粒的玉米收割机的愿望。‘氢燃料电池电动玉米收割机’的运行成本只有内燃机玉米收割机的一半；化石能源不仅资源有限，造成环境污染，而且市场价格越来越高；氢燃料来源广泛，取之不竭，不会造成环境污染，真是价廉物美。将氢燃料电池应用到玉米收割机上可以降低玉米的生产成本，增加玉米产区农民的经济收入。

现举出实施例如下：

实施例一

从压缩气体氢存储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通过电化学反应产生电流，氢燃料电池通过导电线与电动机连结，电流输入电动机内、将电能转换成机械能，电动机的动力输出轴将机械能传输到机械传动装置，机械传动装置通过机械部件与玉米收割装置的各个组成部分连结。

实施例二

从液体氢燃料存储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通过电化学反应产生电流，氢燃料电池通过导电线与电动机连结，电流输入电动机内、将电能转换成机械能，电动机的动力输出轴将机械能传输到机械传动装置，机械传动装置通过机械部件与玉米收割装置的各个组成部分连结。

Claims

1.氢燃料电池新能源应用在玉米收割机上的动力装置，其特征是，主要采用氢燃料电池新能源动力装置和玉米收割装置连接组成‘氢燃料电池电动玉米收割机’(19)；氢燃料电池新能源动力装置包括：氢燃料容器(12)、氢燃料输送管(13)、氢燃料电池(14)、导电线(15)、电动机(16)、动力输出轴(17)、机械传动装置(18)，动力装置全部安装在玉米收割机的内部；从氢燃料容器(12)输出的氢燃料通过氢燃料输送管(13)输入氢燃料电池(14)，在氢燃料电池(14)内通过电化学反应产生电流，氢燃料电池(14)通过导电线(15)与电动机(16)连结，电流输入电动机(16)内、在电动机(16)内将电能转换成机械能，电动机(16)的动力输出轴(17)将机械能传输到机械传动装置(18)，机械传动装置(18)通过相互连结的各有关机械零部件与玉米收割装置的各个组成部分连结；玉米收割装置包括：后行走轮(11)、前行走轮(10)、割杆装置(1)、液压升降器(2)、摘穗扒皮装置(3)、驾驶室(4)、玉米穗输送装置(5)、干燥装置(6)、脱粒滚筒(7)、玉米粒出口(8)、玉米粒存储箱(9)；当‘氢燃料电池电动玉米收割机’(19)向前进时，安装在玉米收割机底部两侧的两只前行走轮(10)和两只后行走轮(11)向前转动，安装在玉米收割机前端的割杆装置(1)将成行的玉米茎杆掘起并用收割刀割断茎杆，液压升降器(2)安装在割杆装置(1)的后面、控制割杆装置(1)的位置高低，摘穗扒皮装置(3)安装在液压升降器(2)的后面，摘穗扒皮装置(3)能从玉米茎杆上摘下玉米穗并扒去苞皮，玉米穗输送装置(5)的下部与摘穗扒皮装置(3)连通，玉米穗输送装置(5)的上部与干燥装置(6)连通，在干燥装置(6)的下部安装有脱粒滚筒(7)，干燥装置(6)与脱粒滚筒(7)相通，脱粒滚筒(7)的下方安装玉米粒存储箱(9)，脱粒滚筒(7)与玉米粒存储箱(9)连结并相通，玉米粒存储箱(9)后部的外侧设置有玉米粒出口(8)。

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池新能源应用在玉米收割机上的动力装置，其特征是，所述的干燥装置(6)是电热玉米干燥装置或远红外玉米干燥装置或温室型太阳能玉米干燥装置或集热器型太阳能玉米干燥装置。

3.根据权利要求1所述的氢燃料电池新能源应用在玉米收割机上的动力装置，其特征是，所述的氢燃料容器(12)是压缩气体氢存储容器或液体氢存储容器或固体氢化物存储容器。