CN109119729A - 海上漂浮式金属-空气发电模块 - Google Patents

Abstract

本发明设计了一种用于海上漂浮式金属空气发电模块，属于新能源电池领域。发明设计的海上漂浮式金属‑空气发电模块由多块漂浮式金属空气发电单体、框架和电动升降机构组成，发电单体固定在框架上，框架固定在电动升降机构上，金属电极可更换。当需要发电时由电动升降机构将所有发电单体下降到海水中，联通正负极向外输出直流电能，当不需要对外输出电能时由电动升降机构将所有发电体升起脱离电解液海水停止发电。发电模块水上周围安装有两级防浪板，水下安装有两级防护网。框架上竖有电线杆，发电模块内部发电单体串并联后正负极接到电线杆的正负接线端子上，通过接线端子再与其它发电模块相连接，实现模块化成组发电。

Description

海上漂浮式金属-空气发电模块

技术领域

本发明设计了一种应用于海洋中的海上漂浮式金属空气发电模块，属于新能源技术领域。

背景技术

目前我国在海上和海岛上工程作业较多，作业设备功率较大，由于这些海上作业平台和海岛远离陆地，陆上电网无法联通到岛上或平台上，目前主要采用大功率柴油机发电机组发电供电。采用柴油机或采油机发电机组供电，均消耗大量柴油，通过陆路车辆和海上轮船运输柴油过程中耗能较多，燃烧过程中污染严重，在海上和海岛上储存大量柴油还存在一定的安全隐患，需要特别的防护措施。并且石油作为一种重要的能源物质，是世界上消费最大的基础经济资源，对一个国家的经济发展以及国家安全起着重要的作用。最新数据显示，我国原油对外依存度已经达到了68％。因此需要开发一种新型的电能生产方式，在满足用电需求的前提下节约能源，减少污染物排放。利用潮汐能、太阳能、风能等发电设备功率密度低，仅能满足照明、水泵等小型电器设备用电，满足不了大功率设备用电需求。

针对上述问题，本发明设计了一种以金属-空气电池为基础，漂浮于海面，满足海上钻井平台或海岛等不同用电需求的高功率密度大规模发电模块。相对于传统柴油发电机发电系统来说，模块化的结构设计使得该发电系统可以满足各种不同的用电需求，基础设施简单；该发电模块燃料为铝、锌等金属材料，陆路和海路运输过程耗能少，发电过程消除了柴油发电机组柴油燃烧污染物的排放；柴油机发电机组维修维护成本高，储存安全防护性高，该金属- 空气发电模块结构简单，维护成本低，安全性能好，铝金属资源丰富，可节约大量化石能源，具有重要的战略意义。

发明内容

本发明设计的海上漂浮式金属-空气发电模块由多块漂浮式金属空气发电体和升降装置组成，升降装置由支撑底座，支撑杆，电机固定座，丝杆与法兰式螺母组成。支撑底座为阶梯型的两个圆柱体，小圆在上，大圆在下。其中大圆直径为S1，高度为H1，小圆直径为S2，高度为H2。小圆的朝上面打孔，用于限位丝杆。在大圆与小圆接触面上均匀轴向分布四个圆螺纹孔，内径为M1，深度为D1用以固定支撑杆。支撑杆为直径S3，高度为H3的圆柱体，共四根。其中两端分别为长度L1，外径M1的螺纹，用以与支撑底座连接。电机固定座厚度为H4，打孔与支撑杆匹配连接。电机轴匹配直径为S4的丝杆，丝杆上匹配有法兰式螺母，螺母外径边缘分布着四个宽度为L3的通槽，该槽与支撑杆共同构成一个升降的滑道。利用丝杆与螺母的相对运动，在丝杆仅转动的同时，实现螺母的上下运动，支撑杆与螺母通过开槽形成的滑道之间的匹配，作用如下：提供螺母上下运动限位的滑道，限制螺母旋转，以及支撑整个系统。需要发电时由升降机构将所有发电体下降至海水中，联通正负极多外输出直流电能，当不需要对外输出电能时所有发电体由升降机构升起脱离电解液海水。金属电极可更换，该模块带有两级防浪板和过滤网。带有向上竖起的电线杆，通过电线杆将模块内的电能与其它模块进行正负极相连接

本发明设计的本发明设计的海上漂浮式金属-空气发电模块，较之常规的浮力装置，外部起吊装置，具备以下特点：

(1)考虑到电能不能大容量储存与储存的成本，可以根据实际应用负载，灵活决定模块的起降状态，快速组合所需发电量，实现对电能更有效的利用。

(2)方便起降，在海洋上对电极的维护更换实现了模块化，自身具备的升降系统可以在维护更换电极时，不需借助外部设备，同时对其他发电模块不造成干扰。有故障可以快速精准的排查，同时使维修、单个模块对整体的影响变小，大幅度缩短维护周期。

(3)升降系统为丝杆螺母组合，利用其相对运动进行升降的原理，通过传感器对风浪水位的监测，实现对发电模块在海面上的灵活精准定位，而不必借助复杂的浮力装置，且螺母的机械自锁原理可以提供发电模块与升降系统之间很好的相对稳定性，保证空气电极尽量少的与海水发生接触。。

本发明的具体结构由附图1给出。

附图说明

附图1为本海上漂浮式金属-空气发电模块的整体视图；

附图2为本海上漂浮式金属-空气发电模块起落架升降螺母的正视图及俯视图

具体实施方式

如图1、2所示，本发明设计的海上漂浮式金属-空气发电模块由多块漂浮式金属空气发电体7和升降装置组成，升降装置由电机1，支撑底座2，支撑杆3，电机固定座4，丝杆5与法兰式螺母6组成。支撑底座为阶梯型的两个圆柱体，小圆在上，大圆在下。其中大圆直径为S1，高度为H1，小圆直径为S2，高度为H2。小圆的朝上面打孔，用于限位丝杆。在大圆与小圆接触面上均匀轴向分布四个圆螺纹孔，内径为M1，深度为D1用以固定支撑杆。支撑杆为直径S3，高度为H3的圆柱体，共四根。其中两端分别为长度L1，外径M1的螺纹，用以与支撑底座连接。电机固定座厚度为H4，打孔与支撑杆匹配连接。电机轴匹配直径为S4 的丝杆，丝杆上匹配有法兰式螺母，螺母外径边缘分布着四个宽度为L3的通槽，该槽与支撑杆共同构成一个升降的滑道。利用丝杆与螺母的相对运动，在丝杆仅转动的同时，实现螺母的上下运动，支撑杆与螺母通过开槽形成的滑道之间的匹配，作用如下：提供螺母上下运动限位的滑道，限制螺母旋转，以及支撑整个系统。利用丝杆与螺母的相对运动，在丝杆仅转动的同时，实现螺母的上下运动，支撑杆与螺母通过开槽形成的滑道之间的匹配，作用如下：提供螺母上下运动限位的滑道，限制螺母旋转，以及支撑整个系统。需要发电时由升降机构将所有发电体7下降至海水中，联通正负极多外输出直流电能，当不需要对外输出电能时所有发电体由升降机构升起脱离电解液海水。金属电极可更换，该模块带有一级防浪板8和过滤网9。带有向上竖起的电线杆10，通过电线杆将模块内的电能与其它模块进行正负极相连接，单体带有二级防浪板11，用于进一步防浪。

Claims (4)

1.一种海上漂浮式金属-空气发电模块，包括多块漂浮式金属发电体、起落架、电缆柱、电动升降机构、水上挡浪板、水下防护网、自动抽水泵等组成，其中，多个金属空气发电体固定在起落架上，由发电模块对外输出电量值决定发电体数量，电动升降机构与起落架相连接，电动升降机构带动起落架升起或下降，实现起落架上的发电体脱离海水停止发电或侵入海水中开始发电，当起落架升起发电体脱离海水后，可根据需要更换金属电极。

2.根据权利要求1所述的起落架，其特征在于：所述的起落架与电动升降机构相连接，多块发电体固定在起落架上，发电体随起落架上升脱离海水，或发电体随起落架下降侵入海水中。起落架上固定有电缆柱。起落架周围安装有防浪板，防止大量海水涌入内部，进而进入空气电极侧。起落架水下周围安装有两级防护网，一级防护网为绗架结构的固定架，主要防护海水中大型生物、水下航行的动力机械装置等，二级防护网为小孔径的尼龙网，主要防护水下小型生物、海中植物、漂浮物等。

3.根据权利要求1所述的电动升降机构，其特征在于：所述的升降机构由支撑底座、支撑杆、电机、电机固定座、丝杆和法兰式螺母组成。法兰士螺母与发电模块的起落架相连接，螺母内螺纹随丝杆旋转上下滑动。电机固定在升降机构的上端，固定在电机座上，电机轴通过连轴器与丝杆相连接。丝杆上匹配有法兰式螺母，螺母外径边缘分布着四个宽度为L3的通槽，该槽与支撑杆共同构成一个升降的滑道。

4.根据权利要求1所述的电缆柱，其特征在于：下端粗上端细，下端固定在起落架上，上端带有正极和负极两个接线端子，起落架上的多块发电体串并联后的负极接到电缆柱上端的负极接线端子上，起落架上的多块发电体串并联后的正极接到电缆柱上端的正极接线端子上，电缆柱上端的正负极接线端子与其它发电模块上的电缆柱上端的正负极接线端子相连接实现发电模块之间的串联或并联。