CN102022184A - 封闭循环水氢能应用 - Google Patents

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Abstract

本发明封闭循环水氢能应用，属新能源领域氢能是核能之外能量密度最高的化学能。水中氢能易取得、无污染、可循环使用，是人类永不枯竭的绿色能源。封闭循环水氢能适用于活塞发动机、燃气轮机、采暖发电。工作原理是：水通过电控催化器分解出氢气，通过储氢筒吸入汽缸，剩下液氧喷射入燃烧室，电点火、氢燃烧放出热量、液氧澎涨作功输出功率。氢氧分子化合成蒸汽，排入冷凝器形成水返回催化器，完成连续循环。本技术对水氢能使用一步到位循环使用，永不枯竭；易于与现有技术结合，有利于快速推广。不产生任何污染，不影响地球气候；水随处可取，降低生产、运输，管理成本；水氢能单一化，技术设备标准化、统一化；水氢能使用无污染有益于人类健康；使用水氢能，实现社会生产清洁化；水氢能发动机适用机动车、飞机、农机、舰船、潜艇。

Description

封闭循环水氢能应用 
一、技术领域：本发明名称：封闭循环水氢能应用，属新能源开发应用领域，具体地说是对水中氢能(简称水氢能)开发和应用。 
二、背景技术：宇宙中氢及同位素占75％，地球上水中氢能也绝对丰富，氢能是核能之外能量密度最高的化学能，水氢能的易取得、无污染、可循环使用，是地球人类未来社会的主体能源，也是人类宇航时代的能源，因此各发达国家都在研究氢能的利用，但目前各发达国家的研发都是多环节，开放式大循环技术。 
三、发明内容：本发明是对水氢能应用一步到位，封闭短路连续循环的使用技术，技术方案是以清洁水作原料，通过电控催化器分解出氢气存入储氢筒中和催化器水箱剩下的液氧，分别供应给活塞式发动机、燃气轮机、采暖、发电。具体实现水氢能的应用方案是： 
1、活塞式水氢能发动机：电控催化器分解出的氢气储存在储氢筒内，通过单向阀向发动机汽缸进气管供气，催化器液氧通过泵压喷入燃烧室(内喷或外喷)，经双连喷氧、点火分电器点火作功，氢气是点火剂，液氧是膨胀剂，在高温和高压下氢氧化合成水蒸气排入冷凝器，经冷却成水又返回催化器， 完成封闭连续循环。 
2、水氢能燃气轮机、电控催化器产生的氢气经储氢筒向燃气轮机的进气端供气，经压气机压入燃烧室，催化器中液氧经泵压喷入燃烧室，经值班点火器点燃作功，经发动机蜗轮轴转子输出功率。氢氧在燃烧室化合后产生蒸汽排入冷凝器，冷却成水返回催化器，完成连续循环，水氢能燃气轮机适用于蜗扇蜗桨蜗轮轴发动机。 
3、采暖：以多个燃气轮机燃烧器组成的采暖锅炉产生热量，经过换热器交换，水蒸气转化成液体水返回催化器，完成封闭连续循，环各个燃烧器需高压电点火装置，锅炉内设置管式壁式热交面。 
4、燃料电池的原理是电解水制氢的逆过程发明的，水氢能与燃料电池发电联接起来形成循环发电。具体是电控催化器产生的氢气和催化器水箱中液氧蒸发成气体向燃料电池极板空隙供气产生金属化学反应产生电流和热水，热水可通过热交换器返回催化器完成连续循环。 
水氢能使用有益效果多多：(1)开发出一种循环使用、无污染高化学能永不枯竭的新能源。(2)水在全球随处可取，与现有技术结合，能够很快普及推广。(3)降低社会生产运输，管理成本。(5)形成氢能源社会可使社会能源单一化，技术标准化，通用化，系列化。(5)水氢能是现在和未来社会主体能 源，封闭循环使用，不改变大气成份，不污染环境，不改变气候。(6)水氢能的使用有益于人类健康，也有益其它生物。(7)水氢能发动机适用于现代机动车辆、农林机械、船舶、潜艇、飞机、采暖、发电。(8)封闭循环水氢能循环使用，不需其它中间环节。(9)促进世界和平建立和谐社会，不必担心能源枯竭，世界各国不必为能源而明争暗斗，拉帮结伙。(10)水氢能使用可节省碳能源留作化工原料、延长煤炭、石油、天然气使用时间。 
四、附图说明：
图1是水氢能发动机结构原理图 
图中(1)催化极板(2)水箱(3)储氢筒(4)压力继电器(5)回水单向阀(6)绝缘接线柱(7)出气管单向阀(8)供氧电泵(9)储氧箱(10)供氧管路(11)气节阀及滑动变阻器(12)电喷嘴(13)火花塞(14)进气管(15)点火线圈(16)点火分电器(17)供氧分电器(18)电风扇(19)冷凝器(20)回水管(21)发动机(22)脚油门(23)极板托架(24)点火开关(25)蓄电池(26)变频调压调流器 
图2是燃气轮机结构原理图 
图中(1)催化极板(2)水箱(3)储氢筒(4)压力继电器(5)回水单向阀(6)绝缘接线柱(7)出气单向阀(8)喷氧泵(9)储氧箱(10)供氧管路(11)高压点火器(12)供氢管(13) 出气管(14)电风扇(15)燃气轮机(16)冷凝器(17)点火电极(18)极板托架(19)变频调压调流器 
图3是水氢能采暖锅炉 
图中(1)催化极板(2)水箱(3)储氢筒(4)压力继电器(5)回水单向阀(6)绝缘接线柱(7)喷氧电泵(8)液氧箱(9)电源(10)供氧管路(11)采暖锅炉(12)燃烧器(13)高能点火器(14)供暖管路(15)供氢管路(16)整流器(17)极板托架(18)点火器(19)变频调压调流器 
图4是水氢能燃料电池 
图中(1)极板(2)水箱(3)储氢筒(4)压力继电器(5)回水单向阀(6)绝缘接线柱(7)液氧箱(8)加热器(9)氧气管(10)变流器(11)氢氧混合室(12)燃料电池极板间隙(13)风冷电机(14)冷却器(15)回水管(16)燃料电池极板(17)变频调压调流器 
五、具体实施方式：可优先开发水氢能发动，需求量大面广，再向其它方面扩展，催化器极板暂由贵金属制作，后续将研发稀土合金材料替代，水氢能发动机的防冻剂将后续另行开发。 

Claims (5)

1.技术领域：本发明名称：封闭循环水中氢能应用，简称：水氢能应用，其特征是：电控催化器由水箱和箱内催化极板组成，催化器上部结合有储氢筒、储氢筒上设有压力继电器、储氢筒上安装有出气管和单向阀，水箱上部连接冷凝器及回水管、回水管上设有单向阀，水箱下部设有液氧喷射泵，电控催化器可用于活塞式发动机，燃气轮机、采暖和发电。
2.根据权利要求1所述的水氢能应用中的活塞式发动机，其特征是：催化器储氢筒上的出气管连接在发动机的进气管上，发动机排气管连接在冷凝器上，冷凝器的出水管连接在催化器水箱上，在发动机外侧安装有双连同轴喷氧点火分电器，喷氧分直喷和外喷。在催化器电路上连接变频调压调流器。
3.根据权利要求1所述的水氢能应用中的燃气轮机，其特征是：催化器上的储氢筒的出气管连接在压气机进气端，排气管连接在冷凝器上，冷凝器出水管连接在催化器上、液氧经泵压喷入燃烧室内，发动机外配有高能点火器，燃烧室内安装电火花值班点火器。在催化器电路上连接变频调压调流器。
4.根据权利要求1所述的水氢能应用中的采暖，其特征是：由多个燃气轮机的燃烧器组成的锅炉，在换热面换热后，冷凝水通过管路返回催化器在催化器电路上连接变频调压调流器。
5.根据权利要求1所述的水氢能应用中的发电，其特征是：电控催化器液氧蒸发后气体与氢气混合向燃料电池板极空隙供气(燃料)与极板金属化合转化生成电和热水，热水返回催化器在催化器电路上连接变频调压调流器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105840312A (zh) * 2016-04-05 2016-08-10 东南大学 一种液态燃料液氧高压直燃蒸汽动力系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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