CN108531933A - 一种用于杆塔的氢气生产设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及氢气生产技术领域，尤其涉及一种用于杆塔的氢气生产设备。该设备包括设置于杆塔上的集水装置、水电解装置和太阳能发电装置；所述集水装置包括通风管道、过滤网、冷凝器和集水槽；所述通风管道的两端分别设有所述过滤网，所述通风管道的中部设有所述冷凝器，所述冷凝器的下方设有所述集水槽，所述集水槽的底部与输水管道的一端连通；所述水电解装置与所述输水管道的另一端连通，所述水电解装置的高度低于所述集水装置的高度；所述太阳能发电装置与所述冷凝器和所述水电解装置电连接。本申请提供的氢气生产设备能够充分利用杆塔高处的自然资源，直接利用空气中的水蒸汽和太阳能即可生成氢气，生产成本较低。

Description

一种用于杆塔的氢气生产设备

技术领域

本申请涉及氢气生产技术领域，尤其涉及一种用于杆塔的氢气生产设备。

背景技术

氢气是一种无色、无味且无毒的气体，完全燃烧放出的热量较高，且燃烧后的产物为水，不污染空气。所以，氢气被认为是理想的清洁、高能燃料。目前，作为高能燃料，液氢已应用于航天等领域；作为化学电源，氢氧燃料电池已经被应用，如用作汽车的驱动能源等。

目前，常用的氢气制备方法为电解水法制备氢气，其对应的电解设备包括电池、水槽、正电极、负电极、氢气收集管和氧气收集管。该正电极和负电极的一端分别与电池的正极和负极连接，该正电极和负电极的一端位于水槽内部并分别位于氧气收集管和氢气收集管之中。当水槽内添加一定量的水之后，水将正电极和负电极连通，水在电流的作用下被电解，并分别在正电极和负电极处产生氧气和氢气。

然而上述方法，不仅需要不断地通过人工或者设备控制向水槽中的添加水，而且在电解水的过程中会直接消耗大量电能，导致氢气生产成本较高。

发明内容

本申请提供了一种用于杆塔的氢气生产设备，以解决现有的电解水设备生产氢气成本较高的问题。

一种用于杆塔的氢气生产设备，包括设置于杆塔上的集水装置、水电解装置和太阳能发电装置；

所述集水装置包括通风管道、过滤网、冷凝器和集水槽；所述通风管道的两端分别设有所述过滤网，所述通风管道的中部设有所述冷凝器，所述冷凝器的下方设有所述集水槽，所述集水槽的底部与输水管道的一端连通；

所述水电解装置与所述输水管道的另一端连通，所述水电解装置的高度低于所述集水装置的高度；

所述太阳能发电装置与所述冷凝器和所述水电解装置电连接。

可选的，所述通风管道的两端均为喇叭状。

可选的，所述冷凝器为层片状冷凝器。

可选的，所述水电解装置包括水容器、氢气收集管道、氧气收集管道、正电极和负电极；

所述氢气收集管道和所述氧气收集管道的集气端均设置于所述水容器的内部空间；

所述正电极的一端与所述太阳能发电装置的正极电连接，另一端位于所述氧气收集管道的集气端的内部；所述负电极的一端与所述太阳能发电装置的负极电连接，另一端位于所述氢气收集管道集气端的内部。

可选的，所述水容器包括储水槽和槽塞，所述槽塞设置于所述储水槽的上开口处。

可选的，所述水容器的侧壁上部设有通风排水口。

可选的，所述太阳能发电装置包括太阳能电池板和蓄电池，所述太阳能电池板与所述蓄电池电连接。

可选的，所述用于杆塔的氢气生产设备，还包括氢气收集装置，所述氢气收集装置与所述水电解装置通过输气管道连通。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

与现有技术相比，本申请实施例提供的氢气生产设备包括设置于杆塔上的集水装置、水电解装置和太阳能发电装置。在太阳能发电装置额作用下，该集水装置能够将空气中的水蒸汽液化为水，并将水输送至水电解装置将水电解生氢气，以供收集使用。本申请提供的氢气生产设备能够充分利用杆塔高处的自然资源，直接利用空气中的水蒸汽和太阳能即可生成氢气，生产成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种用于杆塔的氢气生产设备的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的集水装置的机构示意图。

图3为本申请实施例提供的水电解装置的结构示意图。

附图标记说明：1、集水装置；11、通风管道；12、过滤网；13、冷凝器；14、集水槽；15、支架；2、水电解装置；21、水容器；211、储水槽；212、槽塞；213、通风排水口；22、氢气收集管道；23、氧气收集管道；24、正电极；25、负电极；3、太阳能发电装置；4、输水管道；5、输气管道；6、氢气收集装置；7、氧气收集装置。

具体实施方式

参见图1，本申请实施例提供的一种用于杆塔的氢气生产设备的结构示意图。该设备包括设置于杆塔上的集水装置1、水电解装置2和太阳能发电装置3。

该集水装置1包括通风管道11、过滤网12、冷凝器13和集水槽14，请参阅图2；该通风管道11的两端分别设有过滤网12，该通风管道11的中部设有冷凝器13，该冷凝器13的下方设有集水槽14，该集水槽14的底部与输水管道4的一端连通。该水电解装置2与输水管道4的另一端连通，该水电解装置2的高度低于该集水装置1的高度；该太阳能发电装置3与冷凝器13和水电解装置2电连接。

需要说明的是，该集水装置1的通风管道11的方向可根据常年风向频次确定。若该通风管道11常年所处位置的风向为东风，则将该通风管道11沿东西方向设置；若该通风管道11常年所处位置的风向为北风，则将该通风管道11沿南北方向设置。该太阳能电池板的方向根据杆塔相对于太阳的位置确定，若太阳能电池板位于北半球，则太阳能电池板的面板朝南设置，并与地面呈一定的夹角，以便于充分接收阳光。

另外，关于集水装置1、水电解装置2和太阳能发电装置3的相对位置，仅需要水电解装置2的高度低于该集水装置1的高度即可，其余本申请不进行限制。

在本实施例中，由于杆塔的高度通常较高，而高处的空气流速通常较大，当气流从通风管道11的一端进入通风管道11内部，并从通风管道11的另一端流出的过程中，处于通风管道11内部的空气，在冷凝器13的作用下，将空气中的水蒸汽液化为小水滴积聚在冷凝器13上，当冷凝器13上的小水滴积聚到一定量之后，会落入冷凝器13下方的集水槽14中。由于水电解装置2的高度低于该集水装置1的高度，因此，集水槽14中的水会在重力的作用下通过输水管道4流入水电解装置2中。由于水电解装置2与太阳能发电装置3连接，在有充足阳光或者太阳能发电装置3有预存的电能的情况下，水电解装置2能够将其中的水电解为氢气和氧气，以供收集使用。

值得说明的是，在本实施例中，在通风管道11的两端均设有过滤网12。这是由于高处的气流方向通常不稳定，因而对于通风管道11而言，没有固定的进风口和出风口，气流通常根据实际的流向选择从通风管道11的一端流入，从另一端流出。同时，空气中通常会有较多的杂物，因此，在通风管道11的两端设置过滤网12可以阻止杂质在气流的带动下进入管道内部，防止杂物堵塞通风管道11，以及污染收集的水。

可选的，该通风管道11的两端均为喇叭状。喇叭状的开口有利于收集较大量的气流，并对气流起到导向作用，使其流入通风管道11的内部。

可选的，该冷凝器13为层片状冷凝器。本申请实施例提供的冷凝器13能够在通电的情况下制冷，使冷凝器13自身的温度降低，当空气中的水蒸汽与该冷凝片接触时，即可将空气中的水蒸汽液化。当冷凝器13为层片状冷凝器时，冷凝器13具有较多的冷凝片，能够增大冷凝器13与空气的接触面积，增大水蒸汽的液化速率和液化量。

可选的，该集水装置1的底部设有支架15，该支架15固定在杆塔上。该支架15能够提高集水装置1固定的稳定性，避免其在强气流的作用下晃动或坠落。

可选的，请参阅图3，该水电解装置2包括水容器21、氢气收集管道22、氧气收集管道23、正电极24和负电极25。该氢气收集管道22和该氧气收集管道23的集气端均设置于该水容器21的内部空间；该正电极24的一端与该太阳能发电装置3的正极电连接，另一端位于该氧气收集管道23的集气端的内部；该负电极25的一端与该太阳能发电装置3的负极电连接，另一端位于该氢气收集管道22集气端的内部。

当水容器21中的水达到一定量之后，水将正电极24和负电极25连通，水在电流的作用下被电解，并分别在正电极24和负电极25处产生氧气和氢气。由于负电极25位于氢气收集管道22的集气端内部，负电极25处产生的氢气将从氢气收集管道22排出，以供收集使用。另外，由于正电极24位于氧气收集管道23的集气端内部，正电极24处产生的氧气将从氧气收集管道23排出，以供收集使用。

可选的，该水容器21包括储水槽211和槽塞212，该槽塞212设置于该储水槽211的上开口处。该输水管道4、氢气收集管道22、氧气收集管道23、正电极24和负电极25均穿过槽塞212设置于储水槽211的内部空间。通过设置槽塞212，能够很方便地安装上述各个部件并清理储水槽211内部污垢。

可选的，该水容器21的侧壁上部设有通风排水口213。该通风排水口213的一端与该水容器21的内部空间连通，另一端朝下设置。当气流湿度比较大时，集水装置1会收集到较多的水，并将水输送到水容器21的内部，当水容器21内的水量超过该通风排水口213的水位时，可自动排出，调节水容器21内的水位，避免由于水量过多影响水电解装置2正常工作。另外，当正电极24和/或负电极25生成的气体意外进入水容器21内部时，将导致水容器21内部的气压增大，此时，该通风排水口213可用于调节水容器21内大气压，将多余的气体排出。

可选的，该太阳能发电装置3包括太阳能电池板，该太阳能电池板与水电解装置2和冷凝器13电连接。由于高处的阳光充足，该太阳能电池板可直接获取太阳能，将其转化为电能为水电解装置2提供能量。

或者，该太阳能发电装置3包括太阳能电池板和蓄电池，该太阳能电池板与蓄电池电连接，该蓄电池与水电解装置2和冷凝器13电连接。在光照充足的情况下，该太阳能电池板向该蓄电池充电，并由蓄电池向水电解装置2和冷凝器13提供电能，以供其正常工作。在该实施方式中，在蓄电池有电的情况下，即使光照不足，太阳能电池板无法正常提供电能的情况下，该氢气生产设备也可以正常工作。

可选的，该氢气生产设备还包括氢气收集装置6，该氢气收集装置6与该水电解装置2的氢气收集管道22通过输气管道5连通。

可选的，该氢气生产设备还包括氧气收集装置7，该氧气收集装置7与该水电解装置2的氧气收集管道23通过输气管道5连通。

需要说明的是，上述氢气收集装置6和氧气收集装置7可设置于地面上，以便于收集满气体之后更换新的氢气收集装置6和/或氧气收集装置7。

综上所述，本申请提供的氢气生产设备能够充分利用杆塔高处的自然资源，直接利用空气中的水蒸汽和太阳能即可生成氢气，生产成本较低。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种用于杆塔的氢气生产设备，其特征在于，包括设置于杆塔上的集水装置(1)、水电解装置(2)和太阳能发电装置(3)；

所述集水装置(1)包括通风管道(11)、过滤网(12)、冷凝器(13)和集水槽(14)；所述通风管道(11)的两端分别设有所述过滤网(12)，所述通风管道(11)的中部设有所述冷凝器(13)，所述冷凝器(13)的下方设有所述集水槽(14)，所述集水槽(14)的底部与输水管道(4)的一端连通；

所述水电解装置(2)与所述输水管道(4)的另一端连通，所述水电解装置(2)的高度低于所述集水装置(1)的高度；

所述太阳能发电装置(3)与所述冷凝器(13)和所述水电解装置(2)电连接。

2.根据权利要求1所述的用于杆塔的氢气生产设备，其特征在于，所述通风管道(11)的两端均为喇叭状。

3.根据权利要求1所述的用于杆塔的氢气生产设备，其特征在于，所述冷凝器(13)为层片状冷凝器。

4.根据权利要求1所述的用于杆塔的氢气生产设备，其特征在于，所述水电解装置(2)包括水容器(21)、氢气收集管道(22)、氧气收集管道(23)、正电极(24)和负电极(25)；

所述氢气收集管道(22)和所述氧气收集管道(23)的集气端均设置于所述水容器(21)的内部空间；

所述正电极(24)的一端与所述太阳能发电装置(3)的正极电连接，另一端位于所述氧气收集管道(23)的集气端的内部；所述负电极(25)的一端与所述太阳能发电装置(3)的负极电连接，另一端位于所述氢气收集管道(22)集气端的内部。

5.根据权利要求4所述的用于杆塔的氢气生产设备，其特征在于，所述水容器(21)包括储水槽(211)和槽塞(212)，所述槽塞(212)设置于所述储水槽(211)的上开口处。

6.根据权利要求4所述的用于杆塔的氢气生产设备，其特征在于，所述水容器(21)的侧壁上部设有通风排水口(213)。

7.根据权利要求1所述的用于杆塔的氢气生产设备，其特征在于，所述太阳能发电装置(3)包括太阳能电池板和蓄电池，所述太阳能电池板与所述蓄电池电连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的用于杆塔的氢气生产设备，其特征在于，还包括氢气收集装置(6)，所述氢气收集装置(6)与所述水电解装置(2)通过输气管道(5)连通。