CN103307784B - 一种固定点阵列太阳能制氢系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能的聚焦利用，特别是采用点聚焦的太阳能镜实现太阳能采集，并应用于一种固定点阵列太阳能制氢系统。本发明包括至少一个或者一组点聚焦的太阳能镜、至少一个制氢装置以及跟踪控制装置，太阳能镜设置在太阳能镜支架上，制氢装置设置在太阳能镜聚焦的点状的区域内，并设置在太阳能镜的上方或者下方，在太阳能镜跟踪太阳能过程中其焦距发生变化，保持其焦距始终处于制氢装置的点状的区域；跟踪控制装置控制太阳能镜在太阳光变化时将太阳光聚焦到至少一个制氢装置上，在太阳能镜跟踪太阳能过程中制氢装置与太阳能镜不一起运动，制氢装置与地面保持相对静止，实现太阳能的跟踪聚焦利用。

Description

一种固定点阵列太阳能制氢系统

技术领域

本发明涉及太阳能利用，特别是采用点聚焦的太阳能镜实现太阳能采集，采用点聚焦的转换器实现太阳能的聚焦跟踪制氢系统，涉及太阳能的聚焦利用。

背景技术

太阳能制氢，就是利用太阳能实现制氢的设备。

利用太阳能生产氢气的系统,有光分解制氢,太阳能发电和电解水组合制氢系统。太阳能制氢是近30～40年才发展起来的。到目前为止，对太阳能制氢的研究主要集中在如下几种技术：热化学法制氢、光电化学分解法制氢、光催化法制氢、人工光合作用制氢和生物制氢。

太阳能直接热分解水制氢是最简单的方法，就是利用太阳能聚光器收集太阳能直接加热水，使其达到2500K(3000K以上)以上的温度从而分解为氢气和氧气的过程。这种方法的主要问题是：①高温下氢气和氧气的分离；②高温太阳能反应器的材料问题。温度越高，水的分解效率越高，到大约4700K时，水分解反应的吉布斯函数变接近与零。但是，与此同时上述的两个问题也越难于解决。正是由于这个原因，使得这种方法在1971年Ford和Kane提出来以后发展比较缓慢。随着聚光技术和膜科学技术的发展，这种方法又重新激起了科学家的研究热情。AbrahamKogan教授从理论和试验上对太阳能直接热分解水制氢技术可行性进行了论证，并对如何提高高温反应器的制氢效率和开发更为稳定的多孔陶瓷膜反应器进行了研究。如果在水中加入催化剂，使水的分解过程按多步进行，就可以大大降低加热的温度。由于催化剂可以反复使用，因此这种制氢方法又叫热化学循环法。目前，科学家们已研究出100多种利用热化学循环制氢的方法，所采用的催化剂为卤族元素、某些金属及其化合物、碳和一氧化碳等。热化学循环法可在低于1000K的温度下制氢，制氢效率可达50％左右，所需热量主要来自核能和太阳能，为了适应未来大规模工业制氢的需要，科学家们正在研究催化剂对环境的影响、新的耐腐蚀材料、以及氧和重水等副产品的综合利用等课题。许多专家认为，热化学循环法是很有发展前景的制氢方法。

太阳能制氢系统是采用太阳能聚焦跟踪技术实现太阳能的高温热采集，再通过将热能传送给制氢设备，实现对产品的制氢。

现有的太阳能聚焦热发电分为槽式、塔式、碟式三种，其太阳能采集部分可以用于制氢。通常塔式、碟式可以达到800-2000度的采集温度，利用此热能可以实现太阳能的制氢。

太阳能点聚焦利用技术主要是塔式和蝶式二种，碟式系统是采用太阳能镜聚焦于一个制氢装置上。

塔式系统是将一个太阳能镜作为定日镜，将多个太阳能反射镜聚焦于一个制氢装置上的太阳能制氢系统，由于塔式太阳能采集的特征，使得其在跟踪太阳能过程部分太阳能镜的利用时间仅为4-6小时，如塔东侧的太阳能镜在上午时基本无法利用，只有到了中午或者下午后才可以利用，因而太阳能采集效率低，该技术方案可以实现高温的采集，但是通常其规模较大，不适合于小型或者家用系统。

发明内容

本发明的目的就是提供一种固定点阵列太阳能制氢系统，采用太阳能镜采集焦点成为点的各种太阳能光学镜，在焦点的区域内设置制氢装置，制氢装置不跟随太阳能镜一起运动，在太阳能镜跟踪太阳能过程中，其焦距发生变化，因而称为变焦跟踪；跟踪控制装置控制太阳能镜在太阳光变化时将太阳光聚焦到至少一个制氢装置或制氢装置的太阳能光热转换器上，在每天的太阳能跟踪过程聚焦于至少一个制氢装置或制氢装置的太阳能光热转换器上，实现太阳能的经济利用，在进行跟踪太阳的过程中，保持其焦距始终处于制氢装置的点的区域；制氢装置设置在太阳能镜周围，在太阳能镜跟踪太阳能过程中不跟随太阳能镜进行运动；在太阳能镜上设置有跟踪控制装置，太阳能镜设置在太阳能支架上，来实现的高温高效采集及利用。由于采用点聚焦的太阳能制氢系统，同时，采用变焦跟踪的技术，因而称为变焦固定点阵列太阳能制氢系统。

本发明采用至少一个或者一组太阳能镜与至少一个制氢装置组合构成整体的跟踪制氢系统，将至少一个或者一组太阳能镜在多个制氢装置之间最优的聚焦，从而实现了提高现有太阳能跟踪系统的跟踪效率，降低了跟踪系统的成本，这样克服了现有塔式太阳能制氢系统太阳能采集时间低的缺点，通过设置多个制氢装置的技术方法，实现了对现有太阳能镜的利用时间和效率的提高，使得点聚焦的系统可以进行分布式、小型化的适合不同的规模的要求，同时也适合于大规模系统。

具体发明内容如下：

一种固定点阵列太阳能制氢系统，包括制氢装置(1)、能够采集太阳能的光学镜(2)、支撑太阳能镜的太阳能镜支架(4)、动力提供装置、动力传送装置，以及电子控制系统，其特征是：至少一个或者一组点聚焦的太阳能镜以及至少一个制氢装置；制氢装置设置在太阳能镜聚焦的点状的区域内，并设置在太阳能镜的上方或者下方，制氢装置设置在制氢装置支架上(12)；太阳能镜设置在太阳能镜支架上，在太阳能镜支架或/和太阳能镜上设置有跟踪控制装置，跟踪控制装置控制太阳能镜在太阳光变化时将太阳光聚焦到至少一个制氢装置或制氢装置的太阳能光热转换器上，在每天的太阳能跟踪过程聚焦于至少一个制氢装置或制氢装置的太阳能光热转换器上，在太阳镜跟踪太阳能过程制氢装置或制氢装置的太阳能光热转换器与太阳能镜不一起运动，制氢装置或制氢装置的太阳能光热转换器与地面保持相对静止，实现太阳能的跟踪聚焦制氢利用。

制氢装置由太阳能光热转换器、制氢床、制氢流体、催化器、制氢室、水组成，催化器、制氢床设置在制氢室内，太阳能光热转换器将太阳能转换为热能并直接加热水或通过制氢流体换热加热水，将水加热到超过1000k温度后在催还器中设置的催化剂的催化作用下，释放出氢气等气体。再将氢气从中分离出来，实现太阳能制氢。再催化器中设置的催化剂为卤族元素、某些金属及其化合物、碳和一氧化碳等。

多个太阳能镜或者多组太阳能镜在跟踪太阳能过程中将太阳光聚焦到至少一个制氢装置上，在每天的太阳能跟踪过程，至少有一个或者一组太阳能镜聚焦于至少二个制氢装置上，每个或者每组太阳能镜选择可以达到最高的太阳能利用效率的制氢装置进行聚焦。

由多个太阳能镜与多个制氢装置组成的太阳能制氢系统，多个太阳能镜根据太阳能采集效率进行最优的聚焦，每个太阳能镜可以根据太阳能采集效率的原则选择距离最近或者最优的制氢装置的原则，最优的进行聚焦选择。这这种选择可以是多个太阳能镜组成为一组太阳能镜，共同选择最优的一个制氢装置，实现太阳能的采集和利用。多个太阳镜中可以有太阳能镜在跟踪过程中聚焦于一个制氢装置，但是至少有一个或者一组聚焦于两个以上的制氢装置，或者根据需要聚焦于多个制氢装置。

所述太阳能镜支架由连接部件和至少一个转轴以及与地面或者安装部位进行连接的支撑件组成，由至少一个或者一组太阳能镜与太阳能镜支架组成太阳能采集系统，太阳能采集系统选择至少下列一种：

A、每个太阳能镜上设置有二个转轴，一个称为横轴另一个称为纵轴，横轴和纵轴相互交叉，包括成90度夹角，太阳能镜与含有此转轴的太阳能镜支架进行连接组成太阳能采集系统；

B、每个太阳能镜分别与二个转轴连接，一个称为横轴另一个称为纵轴，横轴和纵轴相互不交叉，一个转轴与太阳能镜或者太阳能镜边框连接成为纵轴，另外一个与连接部件连接后再与太阳能镜连接成为横轴，太阳能镜与含有横轴与纵轴的太阳能镜支架进行连接组成太阳能采集系统；

C、多个太阳能镜相互串联在一个连接部件上组成一个串联组，每个串联组上的太阳能镜与一个转轴连接，此轴成为纵轴，多个串联组相互并联在一个连接部件上并与另外一个转轴进行连接，此轴成为横轴，横轴与纵轴相互交叉，包括成90度，太阳能镜与含有横轴与纵轴的太阳能镜支架进行连接组成太阳能采集系统；

D、多个太阳能镜相互串联在一个连接部件上组成一个串联组，每个串联组上的太阳能镜都与一个转轴连接，此轴成为纵轴，多个串联组相互并联在一个连接部件上并与另外一个转轴进行连接，此轴成为横轴，横轴与并纵轴不相互交叉,太阳能镜与含有横轴与纵轴的太阳能镜支架进行连接组成太阳能采集系统；

E、由一个点聚焦的太阳能镜或者一组点聚焦的太阳能镜，与一个含有与地球自转轴平行或者组成小于90度夹角的转轴的太阳能镜支架进行连接。

由于采用了多个制氢装置，因而可以实现最优的太阳能镜的采集，太阳能镜可以根据需要选择适当的制氢装置进行聚焦，同时由于采用了多个制氢装置，因而可以选取最优的制氢装置聚焦，这样降低了太阳能跟踪的成本。

为了实现最优的跟踪，连接部件或者转轴可以采用不同的几何形状，以便于太阳能镜的跟踪适合于不同的制氢装置，但是连接部件或者转轴几何形状选择自下列至少一种：

A、直线型的柱体，在柱体上设置有多个太阳能镜，优选直线与地球自转轴平行；

B、为曲线，可优选为抛物线型、复合抛物线型、双曲抛物线型的一种或多种；

C、为圆形、多边形、弧形、矩形的一种或多种。

每一个转轴上设置有一个集成跟踪控制装置或者/和多个转轴共同采用成套跟踪控制装置实现对太阳能的跟踪控制，跟踪控制装置由集成跟踪控制装置和/或成套跟踪控制装置组成。

跟踪控制装置由集成跟踪控制装置和/或成套跟踪控制装置组成。

所述集成跟踪控制装置由动力提供部件、动力传送部件、计算机控制部件组成为一个集成器件，集成器件设置在太阳能镜支架上并与转轴进行连接，电子传感器件设置在太阳能镜上，在每一个转轴上设置有一个集成跟踪控制装置，电子传感器件将控制信号传送到集成器件中的计算机控制部件上，由集成控制装置通过控制一个转轴的转动实现对每一个太阳能镜跟踪控制；

所述成套跟踪控制装置由动力提供部件、动力传送部件、电子传感器件、计算机控制部件组成，电子传感器件设置在太阳能镜上，动力传送部件与转轴连接，动力传送部件设置在太阳能镜支架上，动力提供部件和计算机控制部件设置在太阳能镜支架上或者跟踪支架或者地地面上，电子传感器件将控制信号传送计算机控制部件，控制动力传送部件提供动力经动力传送部件传送给转轴，实现对转轴的控制同时带动设置在转轴上的太阳能镜进行跟踪，多个太阳镜及转轴共同采用成套跟踪控制装置实现对太阳能的跟踪控制；

所述电子传感器件采用光学或者电子的传感器，以光学信号、物理地理位置信号、电子传感信号或者其组合，经单芯片机或者计算机内的软件进行计算，实现对太阳能的跟踪以及太阳能镜的驱动，光学信号、物理地理位置信号、电子传感信号或者其组合设置在太阳能镜上或者周围并与计算机控制部件相连，计算机控制部件与动力提供部件相连，动力提供部件与动力传送部件相连接。

所述的动力提供部件，选自下列至少之一：

A、机械驱动器件；

B、相变驱动装置，采用密闭在一个空间的物质，随着温度的增大使其压力的增大，来推动运动机构，实现跟踪；

C、利用电能带动电机或液压装置驱动动力传输机构(10)来实现跟踪；

D、利用气体压力提供动力的装置。

所述的动力传送部件设置在连接部件或/和支撑部件上，并与动力提供装置相连接，动力传送部件选择自下列一种或者多种：齿轮机构(10)、链条机构、涡轮蜗杆机构、铰链机构。

任何的点聚焦的太阳能镜都有用于本发明专利的太阳能采集，太阳能点聚焦的光学镜选择自下列一种或其组合：

A、点聚焦的透镜，包括玻璃、菲涅尔、非金属或非金属薄膜或薄镜组成的透镜；

B、点聚焦的反射镜，包括玻璃、菲涅尔、非金属或非金属薄膜或薄镜组成的透镜；

C、复合曲面点聚焦镜，包括复合抛物线、复合双曲抛物线镜；

D、有由多个平面镜或者曲面镜组成的一组太阳能镜，每组太阳能镜有一

个点聚焦的焦点。

由于聚焦的为一个点的区域，可以将任何的制氢装置设置在此区域内，甚至可以将制氢装置与发电机组的设备一起设置在焦线区域，在焦线与太阳能镜的焦距范围内，都可以设置制氢装置，根据温度与空间等要求，可以选择任何不大于焦距的范围设置制氢装置。

在进行对太阳能的跟踪过程中，可能出现跟踪的误差，或者部分的太阳光由于散射等原因，经过第一次的太阳能光学镜线聚焦后太阳光处于制氢装置之外的区域，为了减少此部分的损失，采用了二次聚焦，即在制氢装置上设置一个二次聚焦的太阳能镜，将一次聚焦损失的太阳能光经二次聚焦后将太阳能光聚焦到制氢装置上。

可以将二次聚焦光学镜设置在制氢装置上，与一次聚焦的太阳能镜一起转动，这样一次和二次聚焦的太阳能镜可以采用同一个跟踪设备和驱动设备实现对太阳能的二次聚焦，提高了太阳能利用的效率。

所述制氢装置由太阳能光热转换器、制氢床、制氢流体、催化器、制氢室、水组成，催化器、制氢床设置在制氢室内，太阳能光热转换器将太阳能转换为热能并直接加热水或通过制氢流体换热加热水，将水加热到超过1000k温度后在催化器中设置的催化剂的催化作用下，释放出包含氢气的气体，氢气从气体中分离出来，实现太阳能制氢。在催化器中设置的催化剂为卤族元素、某些金属及其化合物、碳和一氧化碳等。

还设置有至少一个蓄热器，多个制氢装置的太阳能转换装置与蓄热器里连接，蓄热器与通过一个换热器与制氢流体进行换热，太阳能转换装置将太阳能转化为热能，蓄热器将热能进行储存，制氢流体与被制氢物进行换热，实现对被制氢物的制氢加工。

本发明选择的方案是实现本发明目的部分优选方案，任何符合本发明的原理的方案和技术、产品，都是本发明的保护范围。

通过实施本发明的跟踪系统，其优点为：

1、采用本发明公布的太阳能的跟踪制氢系统，充分发挥了塔式与碟式采集的优点，同时采用变焦跟踪技术，实现了低成本的利用，因而结合了碟式、塔式的优点，从而可以低成本的经济利用。

2、可以便于实现阵列的太阳能的利用，实现不同的太阳能产品的高效的大规模的利用；既可以小规模的家庭企业应用，也可以进行大规模的制氢利用。

3、本发明可以实现多种的太阳能利用，包括对大重量的设备的应用，克服了现有的碟式系统的载重小、可靠性差、应用范围有限的缺点，极大的扩展了碟式太阳能利用的技术与范围。

4、将现有的碟式系统的跟踪与转换进行有效的分离，改变了现有的碟式系统定焦跟踪的缺点，在太阳能跟踪的过程中，制氢装置保持不动，可以使碟式采集系统，发挥最大的优势，由于采用相对静止的太阳能转换利用设备的设计，因而可以使点聚焦系统具备多种的应用领域，极大的提供了碟式应用领域和方式。

5、本采集系统提高了塔式太阳能镜的采集时间和效率，同时采用单轴跟实现对点聚焦太阳能系统的利用。

附图说明

图1：四个太阳能镜三个制氢装置上午的太阳能采集图

图2：四个太阳能镜三个制氢装置中午的太阳能采集图

图3：四个太阳能镜三个制氢装置下午的太阳能采集图

图4：12个太阳能镜6个制氢装置太阳能采集图

图5：1*3固定点阵列太阳能跟踪制氢系统；

图6：2*2固定点阵列跟踪制氢系统；

图7：2*4菲涅尔透镜固定点阵列跟踪制氢系统；

图8：2*2*4固定点阵列跟踪制氢系统。

附图中的标号具体含义如下：

1：制氢装置(点聚焦区域)，2：点聚焦太阳能镜，3：二次反射镜，4：太阳能镜支架，5：集成跟踪控制装置，6：动力提供装置(电机)，7：动力传输装置，8：电子控制装置，9：太阳，10：制氢装置的太阳能光热转换器，11：蓄热器；12：制氢装置支架，13：太阳能镜横轴，14：太阳能镜纵轴，15：太阳能镜系统轴，16：连接部件，17：联动机构。

具体实施方式

实施例一：4个太阳能镜3个制氢装置组成的固定点阵列太阳能制氢系统

如附图1、2、3所示的由4个太阳能镜3个制氢装置组成的固定点阵列太阳能制氢系统，图1、2、3分别是在上午、中午、下午的太阳能采集以及利用情况，图1中上午，太阳由东方升起，1,2,3号太阳能镜分别将太阳能聚焦于1,2,3号制氢装置上，实现太阳能的跟踪聚焦；图2为中午，太阳位于天空中央区域，1,4号太阳能镜分别将太阳能聚焦于1,3号制氢装置上，2,3号太阳镜聚焦于2号太阳能留设备上，实现太阳能的跟踪聚焦；图3为下午，太阳位于西方降落，1,2,3号太阳能镜分别将太阳能聚焦于2,3，4号制氢装置上，实现太阳能的跟踪聚焦。四个太阳能镜分别聚焦于三个不同的制氢装置上，其中1号太阳能镜利用率为上午至中午，4号太阳能镜利用时间为中午以及下午，2,3太阳能镜利用时间为全天，这样提高了2,3号太阳能镜的利用时间，由于2,3号镜可以根据需要聚焦于2,3号制氢装置上，因而在一天的跟踪过程中，可以优选2,3号制氢装置，以太阳能利用效率为目标，最优的选取2,3号利用设备，根据实际获得的太阳能采集效率，将太阳能镜聚焦于2,3号制氢装置上。

实施例二：12个太阳能镜6个制氢装置组成的固定点阵列太阳能制氢系统

本实施例如图4所示由12个太阳能镜6个制氢装置组成的固定点阵列太阳能制氢系统，12个太阳能镜分按照三行四列的阵列进行布置，6个制氢装置按照3行2列的阵列进行布置，制氢装置分别设置在三行太阳能镜的中间区域。

在上午、中午、下午不同的时间段内，1-12号太阳能镜可以选择1-6号不同的制氢装置进行聚焦，根据实际获得的太阳能采集效率，选择不同的聚焦点进行聚焦，处于不同位置的1-12号太阳能镜，可以聚焦的制氢装置的选择的也不同，对于处于两侧的1,5,9,4,8,12号太阳能镜，可以有2个制氢装置可以选择进行聚焦，对于处于两侧中间的2,3,10,11号太阳能镜，可以选择三个制氢装置及性能聚焦，处于中央区域的6,7号太阳能镜，可以选择1-6号共六个制氢装置进行聚焦，因而每个太阳能镜，根据其位置的不同，可以分别选择2,3,6个制氢装置，实现太阳能的聚焦利用。

本发明的的固定点阵列采集系统，每个太阳能镜可以根据聚焦的情况优选不同的制氢装置实现不同的聚焦，这样大大的提高了太阳能镜的利用效率，降低了太阳能镜的成本，增加了系统可靠性。

实施例三：1*3抛物线固定点阵列太阳能跟踪制氢系统

如附图5所示，本实施例例采用三个抛物线碟式太阳能镜(2)，设置在一个抛物线型连接部件上，在每个太阳能镜上都设置有两个转轴，即横轴与纵轴，所述横轴与纵轴相互垂直交叉组成系统轴，每一个太阳能镜通过一个系统轴与抛物线型连接部件进行连接，该实施例为三个设置在连接部件上的系统轴以及与地面连接的支撑件构成的太阳能镜支架，连接部件不运动，而三个系统轴运动，太阳能跟踪控制装置设置与每一个系统轴相互连接，在每个太阳能镜(2)上设置物理及光学传感器，太阳能跟踪控制装置是由电机、传动齿轮及电子控制部分组成的集成电子控制装置，采用物理与光学跟踪互补的跟踪系统，实现对太阳能的跟踪，在太阳从东方升起西方降落的过程中，三个碟式采集系统通过太阳能跟踪系统的控制，完成对太阳能系统的跟踪，每个太阳能镜围绕每个系统轴进行运动，制氢装置的太阳能光热转换器设置在点聚焦的焦点的区域内。太阳能光热转换器与地面连接，在太阳能运动过程中，太阳能光热转换器始终处于焦点的位置上保持相对静止。

实施例四：2*2阵列复合抛物线固定点阵列太阳能跟踪制氢系统

如附图6所示，本实施例通过2*2阵列的复合抛物线碟式太阳能镜实现太阳能的采集，每个太阳能镜通过一个直线型连接部件(16)与直线型横轴(13)进行连接，太阳能镜与连接部件连接后再与横轴连接，四个太阳能镜设置在一个直线柱体横轴(13)上，四个太阳能镜分别设置在横轴的两端，呈对称布局，横轴与地球自转轴平行，每一个太阳能镜设置一个纵轴，左面的两个太阳能镜的纵轴与横轴的夹角为30度，右面的两个太阳能镜的纵轴与横轴的夹角为60度，每个太阳能镜与纵轴相互连接，在横轴上设置由一个动力提供装置以及动力传输装置、电子控制装置集成的跟踪控制装置，在每个纵轴上设置由一个动力提供装置以及动力传输装置、电子控制装置集成的跟踪控制装置，在每个太阳能镜上设置有光学传感器和物理传感器，每个太阳镜上的光学传感器和物理传感器将采集的信号传输给电子控制装置，电子控制装置根据软件程序发出信号给五个动力提供装置，通过动力传输装置实现对五个轴的驱动，实现太阳能跟踪控制(5)，此实施例是由一个横轴以及四个纵轴组成的太阳能支架，横轴与纵轴不相互交叉，五个轴都是相互独立的运行，制氢装置(1)设置在太阳能镜阵列的上方，在太阳能焦点区域，设置有二次聚焦装置(3)。

实施例五：9个菲涅尔镜固定点阵列太阳能跟踪制氢系统

如附图7所示，9个菲涅尔镜设置在一个矩形六面体的连接部件上，顶部设置有6个，侧面设置有2个，后侧设置有一个，顶部和侧部为透射镜，后侧为反射镜，连接部件为六面体，连接部件与地球自转平行的转轴(13)进行连接，在每个菲涅尔镜上设置有电子控制传感器装置(8)，通过跟踪控制装置设置对太阳能的控制，在转轴上设置有集成的电子控制装置，通过设置在每个菲涅尔镜上的传感器提供信号给集成控制器，实现对太阳能镜的跟踪控制。在转轴的跟踪控制装置上设置有联动机构(17)，在跟踪控制机构实现对转轴的控制过程中，利用联动机构直接控制后侧设置的菲涅尔镜。本实施例为一个与地球自转平行的轴与一个联动机构组成的太阳能支架，其连接部件的形状为六面体。制氢装置与一个太阳能热电联产发电机组相互相互连接，并设置在菲涅尔镜的下面，太阳光(9)通过透镜聚焦到制氢装置上，通过光热转换器将太阳能转换为热能后直接加热水，当温度达到1000K以后，在催化剂的作用下实现了太阳能制氢。制氢装置有一个制氢装置支架支撑，在菲涅尔镜跟踪太阳能的过程中始终保持与地面相对静止。

实施例六：2*2*4阵列固定点阵列太阳能跟踪制氢系统

如图8所示，本实施例采用16个太阳能镜，按照上下两排进行排列布局，每排采用2*4的结构，在上排的2*4结构中采用8个太阳能镜为点聚焦的反射镜，每4个反射镜相互串联在一个直线柱体连接部件上组成一个串联组，两个串联组通过所述的直线柱体连接部件与一个可运动的横轴进行连接，在每个反射镜上还设置有一个纵轴，每个纵轴与横轴垂直但不相互交叉，在横轴上设置有跟踪驱动系统，在每个纵轴上设置有集成跟踪控制器件。在每个菲涅尔镜上设置有传感器，将信号提供给电子控制部件，电子控制部件提供控制信号给一个横轴以及8个纵轴的动力提供部件，动力提供部件提供动力给动力传输部件，电子控制部件设置在地面上，动力提供部件、动力传输部件设置在太阳能镜支架上，动力传输部件与横轴和纵轴进行连接，实现对太阳能的跟踪，将太阳能光反射到太阳能利用部件上；此部分有一个横轴和八个纵轴组成太阳能支架，横轴和纵轴不相互接触交叉。

在下排的2*4结构中所采用8个太阳能镜为抛物线反射镜，为超薄玻璃制造的抛物线反射镜，每4个反射镜相互串联在一个抛物线型连接部件(16)上组成一个串联组，两个串联组通过所述的抛物线型连接部件与一个转轴进行连接，所述转轴与地球自转轴夹角为5度，在转轴上设置有跟踪控制系统，每个反射镜上安装有物理和光学传感器，传感器提供信号给横轴的跟踪控制装置，实现对太阳能的跟踪。此部分仅设置有一个转轴。同时利用抛物线型连接部件，将每4个太阳能镜组成为一个槽型跟踪系统。从而可以采用单个转轴实现对太阳能的跟踪。

制氢装置的太阳能光热转换器设置在太阳能镜的焦点区域，实现高温的太阳能采集。采集的热能通过管道传送给设置在地面上的蓄热器上，蓄热器与制氢流体进行换热，将热能直接用于被制氢物质的制氢。此案中，制氢装置的太阳能光热转换器设置在太阳能镜的聚焦区域，其余制氢装置件设置在地面上，地面上的包括蓄热器和制氢室以及制氢床，这样可以实现大规模的制氢。

Claims (6)

1.一种固定点阵列太阳能制氢系统，包括制氢装置(1)、能够采集太阳能的光学镜(2)、支撑太阳能镜的太阳能镜支架(4)、动力提供装置、动力传送装置，以及电子控制系统，其特征是：至少一个或者一组点聚焦的太阳能镜以及至少一个制氢装置；制氢装置设置在太阳能镜聚焦的点状的区域内，并设置在太阳能镜的上方或者下方，制氢装置设置在制氢装置支架上(12)；太阳能镜设置在太阳能镜支架上，在太阳能镜支架或/和太阳能镜上设置有跟踪控制装置，跟踪控制装置控制太阳能镜在太阳光变化时将太阳光聚焦到至少一个制氢装置或制氢装置的太阳能光热转换器上，在每天的太阳能跟踪过程聚焦于至少一个制氢装置或制氢装置的太阳能光热转换器上，在太阳镜跟踪太阳能过程制氢装置或制氢装置的太阳能光热转换器与太阳能镜不一起运动，制氢装置或制氢装置的太阳能光热转换器与地面保持相对静止，实现太阳能的跟踪聚焦制氢利用；

多个太阳能镜或者多组太阳能镜在跟踪太阳能过程中将太阳光聚焦到至少一个制氢装置或制氢装置的太阳能光热转换器上，在每天的太阳能跟踪过程，至少有一个或者一组太阳能镜聚焦于至少二个制氢装置或制氢装置的太阳能光热转换器上，每个或者每组太阳能镜选择能够达到最高的太阳能利用效率的制氢装置或制氢装置的太阳能光热转换器进行聚焦；

所述太阳能镜支架由连接部件和至少一个转轴以及与地面或者安装部位进行连接的支撑件组成，由至少一个或者一组太阳能镜与太阳能镜支架组成太阳能采集系统，太阳能采集系统选择至少下列一种：

A、每个太阳能镜上设置有二个转轴，一个称为横轴另一个称为纵轴，横轴和纵轴相互交叉，包括成90度夹角，太阳能镜与含有此转轴的太阳能镜支架进行连接组成太阳能采集系统；

B、每个太阳能镜分别与二个转轴连接，一个称为横轴另一个称为纵轴，横轴和纵轴相互不交叉，一个转轴与太阳能镜或者太阳能镜边框连接成为纵轴，另外一个与连接部件连接后再与太阳能镜连接成为横轴，太阳能镜与含有横轴与纵轴的太阳能镜支架进行连接组成太阳能采集系统；

C、多个太阳能镜相互串联在一个连接部件上组成一个串联组，每个串联组上的太阳能镜与一个转轴连接，此轴成为纵轴，多个串联组相互并联在一个连接部件上并与另外一个转轴进行连接，此轴成为横轴，横轴与纵轴相互交叉，包括成90度，太阳能镜与含有横轴与纵轴的太阳能镜支架进行连接组成太阳能采集系统；

D、多个太阳能镜相互串联在一个连接部件上组成一个串联组，每个串联组上的太阳能镜都与一个转轴连接，此轴成为纵轴，多个串联组相互并联在一个连接部件上并与另外一个转轴进行连接，此轴成为横轴，横轴与并纵轴不相互交叉,太阳能镜与含有横轴与纵轴的太阳能镜支架进行连接组成太阳能采集系统；

E、由一个点聚焦的太阳能镜或者一组点聚焦的太阳能镜，与一个含有与地球自转轴平行或者组成小于90度夹角的转轴的太阳能镜支架进行连接；

连接部件或者转轴的几何形状选择自下列至少一种：

A、直线型的柱体，在柱体上设置有多个太阳能镜；

B、曲线；

C、为圆形、多边形、弧形、矩形的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种固定点阵列太阳能制氢系统，其特征是：所述跟踪控制装置由集成跟踪控制装置和/或成套跟踪控制装置组成：

所述集成跟踪控制装置由动力提供部件、动力传送部件、计算机控制部件组成为一个集成器件，集成器件设置在太阳能镜支架上并与转轴进行连接，电子传感器件设置在太阳能镜上，在每一个转轴上设置有一个集成跟踪控制装置，电子传感器件将控制信号传送到集成器件中的计算机控制部件上，由集成控制装置通过控制一个转轴的转动实现对每一个太阳能镜跟踪控制；

所述成套跟踪控制装置由动力提供部件、动力传送部件、电子传感器件、计算机控制部件组成，电子传感器件设置在太阳能镜上，动力传送部件与转轴连接，动力传送部件设置在太阳能镜支架上，动力提供部件和计算机控制部件设置在太阳能镜支架上或者跟踪支架或者地地面上，电子传感器件将控制信号传送计算机控制部件，控制动力传送部件提供动力经动力传送部件传送给转轴，实现对转轴的控制同时带动设置在转轴上的太阳能镜进行跟踪，多个太阳镜及转轴共同采用成套跟踪控制装置实现对太阳能的跟踪控制；

所述电子传感器件采用光学或者电子的传感器，以光学信号、物理地理位置信号、电子传感信号或者其组合，经单芯片机或者计算机内的软件进行计算，实现对太阳能的跟踪以及太阳能镜的驱动，光学信号、物理地理位置信号、电子传感信号或者其组合设置在太阳能镜上或者周围并与计算机控制部件相连，计算机控制部件与动力提供部件相连，动力提供部件与动力传送部件相连接。

3.根据权利要求2所述的一种固定点阵列太阳能制氢系统，其特征是：所述的动力提供部件，选自下列至少之一：

A、机械驱动器件；

B、相变驱动装置，采用密闭在一个空间的物质，随着温度的增大使其压力的增大，来推动运动机构，实现跟踪；

C、利用电能带动电机或液压装置驱动动力传输机构(10)来实现跟踪；

D、利用气体压力提供动力的装置；

所述的动力传送部件设置在连接部件或/和支撑部件上，并与动力提供装置相连接，动力传送部件选择自下列一种或者多种：齿轮机构(10)、链条机构、涡轮蜗杆机构、铰链机构。

4.根据权利要求1述的一种固定点阵列太阳能制氢系统，其特征是：太阳能点聚焦的光学镜选择自下列一种或其组合：

A、点聚焦的透镜，包括玻璃、菲涅尔、非金属或非金属薄膜或薄镜组成的透镜；

B、点聚焦的反射镜，包括玻璃、菲涅尔、非金属或非金属薄膜或薄镜组成的透镜；

C、复合曲面点聚焦镜，包括复合抛物线、复合双曲抛物线镜；

D、有由多个平面镜或者曲面镜组成的一组太阳能镜，每组太阳能镜有一个点聚焦的焦点。

5.根据权利要求1所述的一种固定点阵列太阳能制氢系统，其特征是：为了减少一次点聚焦太阳能镜的聚焦误差，在制氢装置周围设置有二次聚焦太阳能镜，对一次点聚焦之后的太阳能光进行二次聚焦到制氢装置上。

6.根据权利要求1所述的一种固定点阵列太阳能制氢系统，其特征是：所述制氢装置由太阳能光热转换器、制氢床、制氢流体、催化器、制氢室、水组成，催化器、制氢床设置在制氢室内，太阳能光热转换器将太阳能转换为热能并直接加热水或通过制氢流体换热加热水，将水加热到超过1000k温度后在催化器中设置的催化剂的催化作用下，释放出包含氢气的气体，氢气从气体中分离出来，实现太阳能制氢。