CN104404564A - 太阳能氢气热水联供系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能氢气热水联供系统，是一种将太阳能同时可产生氢气、热水的太阳能利用产品。主要由聚光器(1)、光伏电池片(2)、热循环泵(3)、储热水箱(5)、制氢设备(9)、氢气储柜(12)组成。其特征直接用太阳能所发的电能进行产生氢气、热水，减去常规的逆变、再逆变环节，提高太阳能利用的综合效率。它可利用大量的太阳能来为人们生产、生活提供大量的氢气、热水，可在日照较好的地区用太阳能制氢气和热水，适用于工农业生产及人们生活中用氢气领域。

Description

太阳能氢气热水联供系统
本发明涉及一种太阳能氢气热水联供系统，是一种将太阳能同时可产生氢气、热水的太阳能利用产品。它可利用大量的太阳能来产生氢气、热水，适用于广大有日照的地区使用。
一、技术领域
本发明是一种将太阳能同时转化为氢气和热水的太阳能氢气热水联供系统。它可利用大量的太阳能来产生氢气和热水，可在广大有日照的地区用太阳能制氢气和热水，适用于工农业生产及人们生活中用氢气和热水领域。
二、背景技术
我国开发利用太阳能已有几十年的历史了，特别是太阳能热水器已成为世界上生产和销售的第一大国，目前我国销售太阳能热水器的总量已超过1亿平方米。近年来，在大气雾霾严重，国家加大对光伏产业支持的大环境下，生产光伏电池片(光电)的企业也在飞速发展；光伏电站的发电总量也超过了千吉瓦，但光伏发电的成本约为1.5元/kwh以上。因此，对采用太阳能产生电能和热能新产品、新技术的需求越来越为迫切。
目前，还没有这种形式的太阳能氢气热水联供系统，现有的太阳能热水器只是提供热水，光伏电池片(单晶硅、多晶硅或非晶硅等)只是直接产生电能，但造价高、转换率低、运行费用大，且规模化生产的生产设备投资巨大，尽管这样，市场货源还是供不应求。随着人们生产生活对氢气和热水产品的需求量越来越大，目前市场也一些氢气和热水产品，都是采用煤、气、电作动力能源取得的；市场还没有太阳能氢气热水联供产品出现。因此，给太阳能技术的应用领域受到了很大的限制。
太阳能资源十分丰富，用之不竭，我国70％的国土面积日照度都在1kw/m2以上。如果人们能大力开发使用太阳能，太阳能可解决人们生产生活中的大部分用能，而且太阳能是一种洁净的清洁能源。大量的使用它，可减少人们使用化石能源所对大气排放的温室气体；使用化石能源不仅浪费了资源，污染了环境，也危害了人们的身体健康。另外，随着经济的发展和人们生活水平的提高，能源紧张短缺的形势越来越严峻，世界性争夺能源成了全球主要不安定因素之一，开发太阳能等新能源热冷联供系统迫在眉睫。
我们如能将这些地球上的太阳能资源利用起来，世界性能源紧张，环境污染等问题也就迎刃而解了。因此，开发新型太阳能氢气热水联供系统势在必行，迫切需要。
氢气燃烧后产生只有热和水，无任何污染物排放，是渴望中的理想清洁能源，受到了人们关注，人们利用开发氢能历史悠久，人们研究新途径，开发利用氢气的工作一直都没有停止。但至今还是转换成本高，且使用常规能源去换取，使氢气的应用推广受到了很大限制。在大气雾霾严重，能源紧张短缺的今天，开发利用氢气是大势所需。
本发明是要提供一种太阳能氢气热水联供系统，是一种将太阳能在直接转化氢气热水的产品。可使太阳能转化氢气的利用效率提高20％左右，综合单位投资成本下降20％左右。该发明为太阳能制取氢气提供了一种新途径。
三、发明内容
本发明为达到上述目的是以这样的方式实现的：它主要由聚光器、光伏电池片、热循环泵、连管、储热水箱、补水膨胀箱、热水输出管、电线、制氢设备、补水箱、氢气出管、氢气储柜、氢气输出管、氧气出管、氧气储柜、氧气输出管组成。其特征在于电线将光伏电池片连接于制氢设备；在储热水箱与光伏电池片背面冷却管的连接连管中设有热循环泵，且连管经冷却管后回至储热水箱；储热水箱上设有补水膨胀箱，热水经热水输出管输出使用；制氢设备上设有补水箱、制氢设备的氢气、氧气出口处设有氢气储柜和氧气储柜；氢气储柜设有氢气输出管，氢气经氢气输出管输出使用，氧气储柜设有氧气输出管，氧气经氧气输出管输出使用。
本发明的其特征是：光伏电池片设计排列输出电压、电流与制氢设备设计所需的电压、电流是相同的，使光伏电池片所发的电能可直接供给制氢设备使用。
本发明的其特征是：是光伏电池片与制氢设备间设有电线连接，可将光伏电池片所发的电能直接输送给制氢设备。
本发明的其特征是：制氢设备上的补水箱使用的是纯水(纯水为外供)。
本发明的其特征是：光伏电池片的背面设冷却管，连管是连接在冷却管上的。
本发明的其特征是：聚光器、光伏电池片设置为一个整体，且同步跟踪(本说明及附图未展开跟踪系统)太阳，确保阳光始终聚集在光伏电池片上。
本发明当聚光器将阳光聚集给光伏电池片时，光伏电池片在发电时所积累的热能被背面的冷却管吸收，由连管、热循环泵循环至储热水箱，使用热水时再由热水输出管输出使用；光伏电池片所发的电能直接输送给制氢设备进行制氢气，氢气至氢气储柜储存，使用时再由氢气输出管输出使用；所制氧气至氧气储柜储存，使用时再由氧气输出管输出使用。
本发明的实现，技术解决方案是在光伏电池片的上面设有5倍面积的聚光器，既可减少光伏电池片的用量，又可使热能温度相对提高。
本发明的实现，技术解决方案是用制氢设备是直接采用市场上技术成熟的能耗低、环保、安全的产品。
本发明的实现，技术解决方案是聚光器跟踪太阳，确保太阳光始终聚集在光伏电池片上。
本发明与现有普通同类产品相比，具有以下优点：
一、总体造价低。本发明为太阳能氢气热水联供系统，直接使用太阳能所发的电进行制氢气，与常规制氢相比，减少逆变、再逆变环节，总体成本可下降20％左右。
二、综合转换效率高。本发明为太阳能氢气热水联供系统，直接使用太阳能所发的电进行制氢气，与常规制氢相比，减少逆变、再逆变环节，综合转换效率高30％左右。
三、一举三用。本发明一举三用，在制氢气的同时，可获得热水、氧气。
四、运行维护费用低。本发明减少逆变、再逆变环节，从而降低了运行维护费用。
四、附图说明
以下结合附图对本发明作进一步的描述。
附图是本发明的原理结构示意图。实施时不受本图限制。
附图：1聚光器，2光伏电池片，3热循环泵，4连管，5储热水箱，6补水膨胀箱，7热水输出管，8电线，9制氢设备，10补水箱，11氢气出管，12氢气储柜，13氢气输出管，14氧气出管，15氧气储柜，16氧气输出管。
参照附图，本发明是在工厂内制造出来的定型产品。工作时太阳光通过聚光器(1)后，聚集在光伏电池片(2)上，使光伏电池片(2)产生电能，电能由电线(8)直接输送给制氢设备(9)，制氢设备(9)在制氢气的同时可获得氧气；氢气至氢气储柜(12)储存，使用时再由氢气输出管(13)输出使用；所制氧气至氧气储柜(15)储存，使用时再由氧气输出管(16)输出使用；热水经储热水箱(5)储存，使用热水时再由热水输出管(7)输出使用。
光伏电池片(2)设计排列输出电压、电流与制氢设备(9)设置所需的电压、电流是相同的，使光伏电池片(2)所发的电能可直接供给制氢设备(9)使用。
聚光器(1)、光伏电池片(2)设置一个整体，且同步跟踪(本说明及附图未展开跟踪系统)太阳，确保阳光聚集在光伏电池片(2)上。
五、具体实施方式
本发明的实施例是这样实现的：
本发明的聚光器(1)、储热水箱(5)、补水膨胀箱(6)、补水箱(10)、氢气储柜(12)、氧气储柜(15)是定型加工的；光伏电池片(2)、热循环泵(3)、连管(4)、热水输出管(7)、电线(8)、制氢设备(9)、氢气出管(11)、氢气输出管(13)、氧气出管(14)、氧气输出管(16)是从市场上购买的通用产品。将它们组装起来就构成了本发明的产品。
本发明使用时，将聚光器(1)、光伏电池片(2)固定在一个带跟踪系统的支架上，用电线(8)将光伏电池片(2)与制氢设备(9)连通；将制氢设备(9)与氢气储柜(12)用氢气出管(11)成一起；将制氢设备(9)与氧气储柜(15)用氧气出管(14)成一起；将储热水箱(5)、热循环泵(3)、光伏电池片(2)背面的冷却管、储热水箱(5)用连管(4)连接成一个循环闭路；将热水输出管(7)连接于用热水设备；将氢气输出管(13)连接于用氢气设备；将氧气输出管(16)连接于用氢气设备；本发明的产品就可投入使用。用户使用本发明时，应将聚光器(1)、光伏电池片(2)放置在常年日照较好的地方，且向阳面无遮阳物体。

Claims (2)

1.一种太阳能氢气热水联供系统，是一种将太阳能同时可产生氢气、热水的太阳能利用产品。主要由聚光器(1)、光伏电池片(2)、热循环泵(3)、连管(4)、储热水箱(5)、补水膨胀箱(6)、热水输出管(7)、电线(8)、制氢设备(9)、补水箱(10)、氢气出管(11)、氢气储柜(12)、氢气输出管(13)、氧气出管(14)、氧气储柜(15)、氧气输出管(16)组成。其特征在于电线(8)将光伏电池片(2)连接于制氢设备(9)；在储热水箱(5)与光伏电池片(2)背面冷却管的连接连管(4)中设有热循环泵(3)，且连管(4)经冷却管后回至储热水箱(5)，热水经热水输出管(7)输出使用；储热水箱(5)上设有补水膨胀箱(6)；制氢设备(9)上设有补水箱(10)；制氢设备(9)的氢气出口处设有氢气储柜(12)，氢气经氢气输出管(13)输出使用。 
2.根据权利要求1所述的太阳能氢气热水联供系统，其特征是：光伏电池片(2)设计排列输出电压、电流与制氢设备(9)设计所需的电压、电流是相同的，使光伏电池片(2)所发的电能可直接供给制氢设备(9)使用。 
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