CN103866347B - 利用风力发电的电能进行氢氧电解及收集的装置 - Google Patents

Abstract

本发明有关于一种利用风力发电的电能进行氢氧电解及收集的装置，包括一壳体内水密地设有一容置空间；一风力发电模块是设于该壳体的顶部外；一蓄电模块、一电解反应模块及一控制模块是设于该容置空间中；该电解反应模块包括一电解槽及二储存槽，该电解槽供容置水，且能对水进行电解处理，并将电解水后生成的氢气及氧气分别导引至各该储存槽中加以储存；该控制模块分别与该蓄电模块及该电解槽相电气连接，该电解槽开始对水进行电解。如此，由于该装置在漂浮于海面上时，会随着气压差及空气流动方向，朝具有气旋或台风的位置靠近，故能有效利用自然环境中的风力，对水进行电解，并将收集的氢气及氧气储存为日后内燃机的燃料使用。

Description

利用风力发电的电能进行氢氧电解及收集的装置

技术领域

本发明提供一种利用风力发电的电能进行氢氧电解及收集的装置，尤指在一壳体上装设风力发电模块，及在该壳体内装设蓄电模块及电解反应模块，以能将外界环境的风力转换成电能，据以进行电解反应的装置，且该装置能收集电解水后产生的氢气及氧气，以作为内燃机的燃料。

背景技术

近年来，随着能源的日渐耗竭以及环保意识的兴起，各种“绿色能源”的研发与使用逐渐被世界各国所重视，而科学家们也无不竭尽心力地去寻找一种能取代石化燃料的新能量来源，例如：地热、风力、太阳能及氢氧能等。其中，氢氧能是一种利用燃烧氢气及氧气后产生的强大动能，作为内燃机的燃料或驱动发电机的技术，由于氢气及氧气在燃烧后的副产物仅有水与热能，不会因为排放二氧化碳而造成温室效应，且氢氧能还具有高转换效率及无污染等优点，故俨然已成为最具潜力的绿色能源。

氢是一种自然界中极为普遍的元素，除了空气中含有微量的氢气外，氢主要是以化合物的形态存在于水中，由于水是地球上分布最为广泛的物质，因此使用上并无需担心储量匮乏的问题。此外，氢燃烧后所能产生的动力更是远高于现今各种石化燃料，据专家估计，每公斤的氢气燃烧后所产生的能量为每小时33.6千瓦，是汽油的2.8倍，意即，若将氢气做为交通工具中内燃机的燃料，则在能量的消耗上仅有汽油的三分之一，且如前所述，由于氢气与氧气在燃烧后仅会生成水及热能两种副产物，因此完全不会有空气污染的问题，可说是一种极为干净、环保且高效率的能量源。

目前，氢氧能技术的瓶颈主要是在于氢气的提炼方式以及提炼氢气时的供应电力来源，由于，台湾地处台风频繁的亚热带地区，每年平均有3.5个台风直接袭击台湾，因台风造成的经济损失更是难以估计，故发明人乃思及，是否能将台风产生的破坏性风力，转而使用在具有建设性的技术上？发明人经由多方面的考据及搜集相关领域的统计数据后，即开始着手研究利用台风带来的强烈风力，作为动力来提炼出氢气的可行性，期能利用“台风”这种自然环境中正常能量的释放，将其破坏性的能量导引至人们可利用的建设性层面。因此，如何设计出一种装置，能有效地利用台风产生的风力来产生氢气及氧气，以作为内燃机的燃料使用，即成为本发明在此亟欲解决的重要问题。

发明内容

有鉴于每年台风造成的巨大灾害及经济损失，发明人凭借着多年的研究知识及对于“氢氧能”技术的专业经验，并经过不断的实验、测试及改良后，终于设计出本发明的一种利用风力发电的电能进行氢氧电解及收集的装置，期能有效利用台风的强大风力，以电解水的方式收集氢气及氧气，令氢氧能技术能逐渐取代现今人们对于石化燃料的依赖，进而逐步朝环保、无污染的“无碳岛”目标迈进。

本发明的一目的，提供一种利用风力发电的电能进行氢氧电解及收集的装置，包括一壳体、一风力发电模块、一蓄电模块、一电解反应模块及一控制模块；该壳体内水密地设有一容置空间，且在该壳体被置于海水中时，该壳体的顶部能由海面露出；该风力发电模块包括一组叶片、变速齿轮组及发电机，该组叶片装设于该壳体的顶部外，该变速齿轮及发电机则装设于该容置空间内，该组叶片能被海面上的环境风(如：台风、飓风)带动旋转，进而依序带动该变速齿轮组及发电机，以将风能转换成机械能，并通过该发电机产生一驱动电能；利用一组叶片的旋转，带动一变速齿轮组，进而通过该变速齿轮组，带动一发电机产生一驱动电能；该蓄电模块装设于该容置空间内，且与该发电机相电气连接，以能接收并储存该发电机传来的驱动电能；该电解反应模块装设于该容置空间内，包括一电解槽、一氢气储存槽及一氧气储存槽，该电解槽供容纳水，且能对水进行电解处理，并在水被电解成氢气及氧气后，能将氢气及氧气分别导引至与该氢气储存槽及氧气储存槽，予以储存；该控制模块装设于该容置空间内，且分别与该蓄电模块及电解反应模块相电气连接，以控制该蓄电模块将储存的驱动电能传输至该电解槽，使该电解槽能对水进行电解，并将电解生成的氢气及氧气分别输送至各该储存槽中。如此，在该装置被放置于海上时，由于该装置能顺着气压差及空气流动方向漂移，故能自动接近海面上的气旋或台风，并通过气旋或台风的风力，产生驱动电能对该电解槽内的水进行电解，以将电解所生成的氢气及氧气，收集为内燃机的燃料。

本发明的另一目的，乃该装置中还能装设一内燃机模块及一推进模块，该内燃机模块设于该容置空间内，且分别与该氢气储存槽、氧气储存槽及该推进模块相连接，以能接收该等储存槽中储存的氢气及氧气，并通过燃烧氢气与氧气，进行燃烧发电，同时，将燃烧发电所产生的电能，供应至该推进模块，如此，通过氢氧燃烧后产生的巨大动能，即能驱动该推进模块，使该装置朝预定的方向或位置(如：令该装置能回到海岸边，并将收集的氢气及氧气储存回一储能槽中)移动。

以此，有效地利用台风产生的风力来产生氢气及氧气，以作为内燃机的燃料使用。

为便贵审查委员能对本发明的技术、结构特征及其目的有更进一步的认识与理解，兹举实施例配合附图，详细说明如下：

附图说明

图1是本发明的装置的第一较佳实施例示意图；及

图2是本发明的装置的第一较佳实施例示意图。

附图标记

装置 ……… 1

壳体 ……… 10

容置空间 ……… 100

进水阀 ……… 101

平衡护条 ……… 102

排水阀 ……… 103

风力发电模块 ……… 11

叶片 ……… 111

变速齿轮组 ……… 112

发电机 ……… 113

蓄电模块 ……… 12

电解反应模块 ……… 13

电解槽 ……… 131

氢气储存槽 ……… 132

氧气储存槽 ……… 133

控制模块 ……… 14

内燃机模块 ……… 15

推进模块 ……… 16

舵机 ……… 161

推进器 ……… 162

卫星导航器 ……… 17

雨量集水器 ……… 18

具体实施方式

本发明提供一种利用风力发电的电能进行氢氧电解及收集的装置，请参阅图1及图2所示，该装置1包括一壳体10、一风力发电模块11、一蓄电模块12、一电解反应模块13及一控制模块14，在本发明的第一较佳实施例中，该壳体10的构形为一直径约100公尺的中空球体，其内水密地设有一容置空间100，以在该壳体10被放置于海中时，该壳体10的上半部能露出于海面，且海水不会渗入至该容置空间100内，在此要特别一提者，该壳体10的构型并不以球体为限，在本发明的其他较佳实施例中，使用者也能通过改变该壳体10的密度、大小或造型，以使该壳体10仍能漂浮于海面上，且使其顶部露出于海面，合先陈明。

复请参阅图1及图2所示，该风力发电模块11包括一组叶片111、一变速齿轮组112及一发电机113，该风力发电模块11利用该组叶片111的旋转，带动该变速齿轮组112，进而通过该变速齿轮组112，带动该发电机113进行发电，该组叶片111装设于该壳体10的顶部外，该变速齿轮组112及发电机113装设于该容置空间100内，以在该壳体10置于具有强风或气旋的环境(如：台风、飓风等)下，该组叶片111及变速齿轮组112能将风能转换成机械能，且推动该发电机113，产生一驱动电能；该蓄电模块12(如：多个可充电的蓄电池)装设于该容置空间100内，且与该发电机113相电气连接，以能接收并储存该发电机113产生的驱动电能。

承上，该电解反应模块13也装设于该容置空间100内，包括一电解槽131、至少一氢气储存槽132及至少一氧气储存槽133，且该壳体10的上半部设有一进水阀101，该电解槽131与该进水阀101相连通(在图2中，以较粗的线条代表两个元件的物理连接，较细的线条代表两个元件间的电气连接)，令使用者能通过该进水阀101，将水注入于该电解槽131中，该电解槽131能对水进行电解处理，并在水被电解成氢气及氧气后，能将氢气及氧气分别导引至与该氢气储存槽132及氧气储存槽133，予以储存；该控制模块14设于该容置空间100内，且分别与该蓄电模块12及电解反应模块13相电气连接，以能控制该蓄电模块12将接收到或已储存的驱动电能传输给该电解反应模块13，使该电解槽131能对水进行电解，并将电解水后生成的氢气及氧气分别输送至该氢气储存槽132及氧气储存槽133中保存。

如此，由于海面上形成的气旋或台风是一种气压极低的低气压，故依据空气会高气压朝低气压方向移动的现象，在该装置1被置入海面上后，该装置1将能顺着气压差及空气流动方向，自动朝气旋或台风中心靠近，以通过台风或气旋产生的强大风力，以风力发电的方式产生该驱动电能，并以该驱动电能来进行电解，以取得氢气及氧气，如此，收集完成的氢气及氧气即能被运送至一氢氧能发电站的储能槽中，以作为日后使用氢氧能的内燃机的燃料。

请参阅图1及图2所示，在本实施例中，该壳体10的外围还环设有一平衡护条102，该平衡护条102的构形呈板状，以能延伸该壳体10的径向宽度，且其底侧能贴靠于海面上，以平衡该壳体10的重心，防止该壳体10在海面漂浮过程中，被海浪击打而产生摇晃翻覆，使其顶部的该组叶片浸泡于海水中的问题。此外，在实际实作上，该电解反应模块13的电解槽131、氢气储存槽132及氧气储存槽133等重量较重的元件也能被定位于该容置空间100中对应于该壳体10下半部的位置，如此，将能进一步稳定该装置1的重心，并与该平衡护条102相搭配，让该装置1不会因海浪的击打而产生剧烈的摆动或翻覆。

请参阅图1及图2所示，在本发明的第一较佳实施例中，该装置1还包括一内燃机模块15，该内燃机模块15设于该容置空间100内，且分别与该蓄电模块12、电解槽131、氢气储存槽132及氧气储存槽133相连接，以在该电解槽131对水进行电解处理时，该内燃机模块15能接收该等储存槽132、133中储存的氢气及氧气，并通过燃烧氢气与氧气，进行燃烧发电，且将燃烧发电后生成的水，重新传输回该电解槽131中，进而形成一周而复始的发电循环。

承上，该装置1还包括一推进模块16，该推进模块16与该内燃机模块15相电气连接，且包括一舵机161及一推进器162，该舵机161及推进器162的一部份分别设于该容置空间100内，且分别能接收该控制模块14传来的控制信号及该内燃机模块15经燃烧氢气及氧气后产生的电能或动能，以分别产生转向及位移动能，该舵机161及推进器162的另一部份分别设于该装置1的底部外，以分别利用转向及位移动能，使该装置1在海中转向及移动。在此要特别一提者，虽然在本实施例中，该内燃机模块15主要通过燃烧氧气及氢气，以供驱动该推进模块16，在实际实施上，该内燃机模块15也能够将产生的电能运用在其他层面(如：储存回该蓄电模块12)，并不以驱动该推进模块16为限，合先陈明。

此外，复请参阅图1及图2所示，该装置1中还设有一卫星导航器17，该卫星导航器17与该控制模块14相电气连接，且设有全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)，以能检测出该装置1当前的坐标位置，该卫星导航器17能将该坐标位置传送予该控制模块14，使该控制模块14能通过该坐标位置，据以控制该内燃机模块15驱动该推进器162，以使该装置1朝特定地点移动(如：控制该装置1返回海岸边)。如此，在台风远离或天气转为晴朗的情况下，该装置1即能根据卫星导航器17的定位功能，由原先台风的中心位置返回到预定的位置(如：海岸边)，并作为一般的风力发电装置使用，由于该装置1能通过该风力发电模块11，将风力的风能转换为电能，故能适度地减弱周遭风力的强度，而达成保护海岸堤防的功能。

又，该装置1还包括一雨量集水器18，该雨量集水器18的一端由该装置1的顶部露出，其另一端则定位于该容置空间100内，且与该电解槽131相连通，以使外界的雨水能沿着该壳体10的球面构型，滑落至该雨量集水器18内，进而被收集至该电解槽131中，以补充该电解槽131内的水量。该壳体10内还设有一排水阀103，在该壳体10因海浪的拍击而摇晃，造成该电解槽131中储存的水溢出至该容置空间100内时，该排水阀103能将溢出的水由该容置空间100排放至海中。

按，以上所述，仅为本发明的一较佳实施例，惟，本发明的技术特征并不局限于此，凡本领域相关技术人员在参酌本发明的技术内容后，所能轻易思及的等效变化，均应不脱离本发明的保护范畴。

Claims (6)

1.一种利用风力发电的电能进行氢氧电解及收集的装置，其特征在于，所述装置包括：

一壳体，其内水密地设有一容置空间，其外缘环设有一平衡护条，以在所述壳体被置于海水中时，所述平衡护条的底侧能贴靠于海面，且所述壳体的顶部能由所述海面露出；

一风力发电模块，包括一组叶片、一变速齿轮组及一发电机，所述组叶片装设于所述壳体的顶部外，所述变速齿轮及发电机则装设于所述容置空间内，所述组叶片能被海面上的环境风带动旋转，进而依序带动所述变速齿轮组及发电机，以将风能转换成机械能，并通过所述发电机产生一驱动电能；

一蓄电模块，设于所述容置空间中，所述蓄电模块与所述发电机相电气连接，以能接收并储存所述发电机传来的驱动电能；

一电解反应模块，设于所述容置空间中对应于所述壳体下半部的位置，以保持所述装置的重心，所述电解反应模块包括一电解槽、一氢气储存槽及一氧气储存槽，所述电解槽供容纳水，且能对水进行电解处理，并在水被电解成氢气及氧气后，将氢气及氧气分别导引并储存至所述氢气储存槽及氧气储存槽；及

一控制模块，装设于所述容置空间中，且分别与所述蓄电模块及所述电解槽相电气连接，以控制所述蓄电模块将储存的驱动电能传送至所述电解槽，使所述电解槽能对水进行电解。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括一内燃机模块，所述内燃机模块设于所述容置空间内，且与所述电解反应模块相连接，以在所述电解槽对水进行电解的状态下，所述内燃机模块能接收所述等储存槽中储存的氢气及氧气，并通过燃烧氢气及氧气，进行燃料发电。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括一推进模块，所述推进模块与所述内燃机模块相电气连接，包括一舵机及一推进器，所述舵机及推进器的一部分分别设于所述容置空间内，且分别接收所述控制模块传来的控制信号及所述内燃机模块传来的驱动电能，以能分别产生转向及位移动能，使所述装置在海中转向及移动。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括一卫星导航器，所述卫星导航器能检测出所述装置的坐标位置，使所述控制模块能通过所述坐标位置，据以控制所述内燃机模块驱动所述推进模块。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述壳体的构型为一中空球体。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括一雨量集水器，所述雨量集水器的一端外露于所述装置的顶部，其另一端则定位于所述容置空间内，且与所述电解槽相连通，以使外界的雨水能沿着所述壳体顶部的球面，流入至所述雨量集水器内，进而被收集至所述电解槽中。