CN102477559A

CN102477559A - 太阳能转化氢能的系统装置

Info

Publication number: CN102477559A
Application number: CN2010105540012A
Authority: CN
Inventors: 杜冲
Original assignee: Dalian Chuangda Technology Trade Market Co Ltd
Current assignee: Dalian Chuangda Technology Trade Market Co Ltd
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2012-05-30

Abstract

太阳能转化氢能的系统装置本发明涉及太阳能、风能、氢能等技术领域，由于太阳能、风能等可再生能源的间隙性和不易储存及运输的特点，需要一种高效清洁的能源载体作为可再生能源和用户之间的桥梁，氢能以清洁、高效的特点被公认为是未来最有潜力的能源载体，本发明电解水新技术，利用系统的回收理论，可以回收电解所消耗的电量，并可再次利用回收的电量制氢，这样就解决了电解水耗电大的瓶颈问题，使太阳能转化氢能系统装置的低成本产业化成为可能。

Description

太阳能转化氢能的系统装置

技术领域

本发明涉及太阳能、风能、氢能等可再生能源与新能源技术领域，是一种太阳能一氢能一用户的可再生能源链系统。

背景技术

环境污染和能源危机已日益严峻，直接威胁着人类的生存和发展。用太阳能、风能发电是一种清洁、友好、无穷无尽的可再生能源，太阳能不只意味着来自太阳的阳光，还有一些太阳间接创造的能量，比如风力发电、电力发电、海洋热能和海浪潮汐等，但由于太阳能、风能等可再生能源的间歇性和不易储存及运输等特点，需要一种高效清洁的能源载体作为可再生能源和用户之间的桥梁。氢能以其清洁、高效的特点被公认为未来最有潜力的能源载体。在目前的各种制氢技术中，利用可再生能源所产生的电能作为动力来电解水是最为成熟和最有潜力的技术。太阳和氢能的“联合”称为太阳能转化氢能系统装置，构成了太阳能一氢能一用户的能源链（见图3）。

发明内容

本发明的目的是提供一种电解水制取氢的新技术，该技术的理论基础是将制取氢所耗掉的电量回收，用回收的电量再使电解槽产生电解所需的电压，如此反复，可大大降低电解所耗费的电能。

下面采用对比的方法对本发明的电解技术加以阐述。

见图1，这一个电解槽，E为直流电源，该系统中有电流I流通，在阴极附近有2H++2e=H2。我们先从物理含义方面讲述传统的电解制氢技术的缺点所在。假定电解槽两端有I电流流过，时间为t，则其电量Q=IT。假定I1=100%。

由于Q的存在，在电解槽两端有电压U，总能量W=UIT。当I流通t时间，在阴

极表面附近必然有0/2的氢分子数逸出。实际上，当有Q/2分子数逸出之后，

Q=IT不存在了，U也不存在了，W=O，即整个能量耗尽，整个过程就结束了，再

也不会有一个H2分子逸出。这是传统的电解技术的致使的、不可克服的缺点。

下面我们仍看图1，该系统电耗为W=UIT，U是维持电解槽两端电压，I是维持其电流，t是时间>0，在这三个物理量中，t是时间，不可能做技术变化，但是，上式可以变成W=UIT=UQ……(1)

本发明能够使整个物理概念非常明确。其中U是维持电解槽两端电压，Q就不是电流的概念了，而是在阴极附近，2H++2e中的2e的概念。也就是说，电解H2量不在I大小，而在于供给电解系统的电量多少。

再看U与电量Q在电解系统中的依存关系。有U，说明有Q；有Q也必然形成U。没有U也就可以说没有Q．没有Q也建立不起来U。这就是U、Q的依存关系。

根据公式(1)得出电解系统氢气由电量Q决定，又由于U、Q的依存关系，我们没计出在电解制氢过程中，一方面进行电解制取氢气，同时把制取氢气所耗掉的电量回收。我们把它叫做在电解过程中的U、Q分开，这是本发明的基本理论基础。有了回收的电量Q，就有与Q相当的电压。这样H2电解出来以后，量Q以及与之相当的电压仍然存在，所以也就有与Q及相当电压决定的能量W存在，能量没有因制取氢气而全部消耗掉，也是与传统的电解制氢技术的根本区别。

实现上述原理所需的装置叙述如下：

电解水制氢装置，其特征在于：该装置由供电电源、电解槽、电量回收装置、控制器构成，供电电源分别与电解槽和控制器相连接，用来给电解槽和控制器供电；电解槽与电量回收装置相连接，电量回收装置里装有阴极板和阳极板，通过阴极板和阳极板组成的电场一方面回收电解所消耗的电量，另一方面将所回收的电量再次输送到电解槽中，供给电解所需的电压；控制器与电量回收装置相连接，用来控制电量回收的时间和数量，控制器由PLC可编程序控制器和控制开关组成。

PLC可编程序控制器和控制开关是市场上的市售产品。

本发明所提供的电解制取氢气的技术和装置是科技发展只上电解水制取氢的突破，将制取氢气所耗掉的电量回收，用回收的电量再使电解槽产生电解所需的电压，如此反复，可大大降低电解所耗费的电能。这项发明的出现将使人类高效、廉价地利用太阳一氢能可再生能源系统。

附图说明

图1是传统的电解水制氢装置的结构示意图。

图2是本发明的电解水制氢装置的结构示意图。

图3电能或太阳能一电解水一储氢系统装置的结构示意图。

具体实施方案

见图2，I一供电电源，分两部分供电，一部分供电解槽部分，另一部分供控制器。

II -回收电量设备。III-电解槽部分。其中A线为供槽电解的供电线。

Ⅳ一控制器，B线为控制电解槽的控制线。

两块电度表各测量供电解槽电解耗电和供控制器耗电。

实验1：

步骤如下：

第一步：1）送上电源之前，把A断开，不给电解槽供电；控制器工作。

2)现象：电解槽由于无电源供给，没有H2逸出，回收电量设备II无电压。

3)结论：不出H2，说明控制器本身无泄露给电解槽电压，控制器只起控制

作用。

回收电量设备II无电，说明无电解，无氢气逸出，无电量回收，因此，w=uo=o。

第二步：1）清零，使设备恢复原始状态后，把A线接上，即给电解槽供电；

把B线断开，即控制器失电不起控制作用；

2)现象：电解槽有H2逸出，当过一段时间，虽然A线仍接通，即仍对电解槽供电，这时并无H2继续逸出。

回收电量设备II无电压。

3)结论：不出H2，这说明有W=UQ;过一段时间之后无氢气逸出，说明无控制器时，电解不进行。

第三步：1）清零，即设备恢复原始状态，把B线接上，即给控制器送电，此时量度控制器耗电的电表一直工作到电解结束；同时把A线接上，给电解槽

供电，此时量度电解耗电的电表工作，过一段时间后，A线打开，一直到电解完

了A线仍未接上。

2)现象：电解槽一直有氢气逸出，回收电量设备II -直有电压U，当然也

有Q。

3)结论：检测数据表明，本发明的电解技术理论和实验都成立。

辽宁省电子产品监督检验所受鞍山市科技局及辽宁省科技厅的委托，对该实验装置进行了检测，并出具了科技成果鉴定。

在电解过程中，采用分开技术，耗费相同的电量，将会使现有电解出氢气量增加到现在的两部多或者近三倍。我们知道在工厂电解氢气车间，传统的电解耗电在5.5度／m3，如采用分开技术，其耗电在2度/m3。廉价的氢为太阳能

用户之间搭起了桥梁，使太阳能转化氢能系统装置的低成本产业化成为可能。

Claims

1.太阳能转化氢能的系统装置的发明解决了电解水制氢耗能大的问题，其特征在于：该装置由供电电源、电解槽、电量回收装置、控制器构成，供电电源分别与电解槽和控制器相连接，用来给电解槽和控制器供电；电解槽与电量回收装置相连接，电量回收装置里装有阴极板和阳极板，通过阴极板和阳极板组成的电场一方面回收电解所消耗的电量，另一方面将所回收的电量一次或多次输送到电解槽中，供给电解所需的电压；控制器与电量回收装置相连接用来控制电量回收的时间和数量，控制器由PLC可编程序控制器和自动控制系统组成。

2. 太阳能转化氢能的系统装置发明技术的又一特征：电解水所用电能，包括太阳能、风能、水力能、海洋热能和海浪潮汐，生物质能、核能、石化燃料等电能，采用电量回收装置回收电解所消耗的电量并多次循环利用回收的电量制氢，构成太阳能转化氢能系统装置。