CN1118925C - 太阳能发电及其电解制氢氧燃料装置 - Google Patents

太阳能发电及其电解制氢氧燃料装置 Download PDF

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Abstract

本发明属用太阳能发电及其电解制氢氧燃料装置。电解制氢氧燃料装置是将太阳能电池安装在氢气球或安装在吊于氢气球的框架，氢气球升在空中用缆绳栓住，将转换成的电能用电缆引到地面，与电解水槽连接，生成氢气和氧气送贮存装置贮存。本发明的太阳能发电装置是将电解制氢氧装置生成的氢气和氧气送燃料电池，本太阳能发电及其电解制氢氧燃料装置占地面积小。

Description

太阳能发电及其电解制氢氧燃料装置
本发明属用太阳能发电及其电解制氢氧燃料装置。
现有的太阳能发电装置是利用设在地面的太阳能转换装置，将太阳能转换成电能或热能发电，其占地面积大，电解水制氢氧燃料装置耗电大，没有自备电源，不能利用太阳能电解。
本发明的目的是提供一种占地面积小的太阳能发电装置及其利用太阳能的电制氢氧燃料装置。
本发明的构思是利用氢气球不占地面面积的优点，将氢气球应用于太阳能发电方面，主要特征是将太阳能电池安装在氢气球上或安装于吊在氢气球的框架，氢气球在空中用缆绳栓住，本发明所用的太阳能转换装置基本不占地面的面积，白天将转换成的电能用电缆引到地面；本发明的电解制氢氧燃料装置是利用上述的装置获得的电能输入电解水槽，生成氢气和氧气送贮存装置贮存；将氢气和氧气送燃料电池发电即本发明的太阳能发电装置。
本发明的太阳能发电装置与电解制氢氧燃料均有太阳能电组和连接太阳能电池组的电缆及太阳能电池安装装置，太阳能电池安装装置是升在空中的氢气球或吊在氢气球的框架，太阳能电池组安装在氢气球表面或安装于吊在氢气球的框架，氢气球用一端连接在地面的缆绳栓住；连接太阳能电池的电缆的一端伸到地面。为了防雷电，在氢气球顶安装避雷针，缆绳为金属缆绳，避雷针与金属缆绳连接。
本发明的电解制氢氧燃料装置包括电解水槽、氢贮存装置、氧贮存装置，电解水槽的氢气出口经氢气输气管与氢贮存装置的入口连接通，电解水槽的氧气出口经氧气输气管与氧贮存装置的入口连接通，其特征是：还有太阳能电池组和连接太阳能电池组的电缆及升在空中的氢气球，太阳能电池组安装在氢气球表面或安装于吊在氢气球的框架，氢气球用一端连接在地面的缆绳栓住；电缆中有一通过连接将太阳能电池组的电压配成电解水槽所需电压的配电柜，电缆的一端伸到地面与电解水槽的正负两极连接。在氢气球与电解水槽之间还有一氢气输气管，该氢气输气管的两端分别与氢气球和电解水槽的氢气出口连接通，在该输气管有一输气气泵。
上述的电解制氢氧燃料装置，其特征是：所说的氢气贮气装置是氢气贮气柜，所说的氧气贮存装置是氧气贮气柜。
上述的电解制氢氧燃料的装置，其特征是：在氢气输气管有一氢气输气气泵，在氧气输气管有一氧气输气气泵，便于向对应的贮气柜输气。
上述的电解氢氧燃料的装置，其特征是：所说的氢贮存装置是氢低温液体贮槽，所说的氧贮存装置是氧低温液体贮槽，电解水槽的氢气出口经氢气输气管和氢气低温气体液化设备与氢低温液体贮槽的入口连接通，电解水槽的氧气出口经氧气输气管与氧低温液化设备与氧低温液体贮槽的入口连接通，两低温气体液化设备的电动机与伸到地面的电缆连接。
本发明的太阳能发电装置主要是在上述电解制氢氧燃料装置的基础上加设氢氧燃料电转化设备，它包括太阳能电池组和连接太阳能电池组的电缆及太阳能电池安装装置，太阳能电池安装装置是升在空中的氢气球或吊在氢气球的框架，太阳能电池组安装在氢气表面，或安装于吊在氢气球的框架，氢气球用一端连接在地面的缆绳栓住，连接电阳能电池的电缆的一端伸到地面；还有电解水槽、氢贮存装置、氧贮存装置，电解水槽的氢气出口经氢气输气管与氢贮存装置的入口连接通，电解水槽的氧气出口经氧气输气管与氧贮存装置的入口连接通；电缆中有一通过连接将太阳能电池组的电压配成电解水槽所需电压的配电箱，电缆的一端伸到地面与电解水槽的正负两极连接；还设有燃料电池，燃料电池的氢气入口由氢气输气管与氢贮存装置的出口连接通，燃料电池的氧气入口由氧气输气管与氧贮存装置的出口连接通。在氢气球与电解水槽之间还有一气气输气管，该氢气输气管的两端分别与氢气球与电解水槽的氢气出口连接通，在该输气管有一往氢气球里送气的输气气泵。燃料电池的正、负极用电线与电能输出装置连接，便可向个输电。
上述的太阳能发电装置，其特征是：所说的氢贮装置有氢气贮气柜，所说的氧气贮存装置有氧气贮气柜，电解水槽的氢气出口经氢气输气管与氢气贮气柜的入口连接通，电解水槽的氧气出口经氧气输气管与氧气贮气柜的入口连接通。
上述的太阳能发电装置，在氢气输气管有一氢气输气气泵，在氧气输气管有一氧气输气气泵。
上述的太阳能发电装置，其特征是：还有氢气低温气体液化设备和氧气低温气体液化设备，所说的氢贮存装置还有氢低温液体贮槽，所说的氧贮存装置还有氧低温液体贮槽，电解水槽的氢气出口经氢气输气管和氢气低温气体液体设备与氢低温液体贮槽的入口连接通，电解水槽的氧气出口经氧气输气管和氧气低温气体液化设备与氧低温液体贮槽的入口连接通，两低温气体液化设备的电动机与伸到地面的电缆连接。
由于本利用太阳能发电及其电解制氢氧燃料装置，是利用氢气球不占地-面面积的优点，再将氢气球应用于太阳能发电，将太阳能电池组安装在升在空中的氢气球上或安装在吊在氢气球的框架上；再将太阳能电池组发的电能输入电解水槽电解成氢气和氧气并贮存，为电解制氢氧燃料装置，可向外提供液氢、液氧、氢气、氧气；再将氢气和氧气由燃料电池发电，为能连续发电的太阳能发电装置，与逆变器和变压器配合便于向外供电，而且能向外提供氢气、氧氧，再加设低温气体液化设备和低温液体贮槽还可向外提供液氢、液氧，故本发明的利用太阳能发电装置，占地面积小；本发明的电解制氢氧燃料装置，不仅将太阳能应用于电解制氢氧方面为电解制氢氧提供一种自备电源，而且占地面积小；在海上还可用于海水淡化。
本利用太阳能发电及其电解制氢氧燃料装置，由实施例及其附图给出。
图1是本太阳能发电装置实施例一的太阳能电池供电装置图。
图2是本电解制氢氧装置实施例一的组装图。
图3是本电解制氢氧装置实施例二的组装图。
图4是本太阳能发电装置实施例一的组装图。
图5是本太阳能发电装置实施例二的太阳能电池供电装置图。
图6是本电解制氢氧装置实施例三的组装图。
图7是本电解制氢氧装置实施例四的组装图。
图8是本太阳能发电装置实施例二的组装图。
上述图中的各个设备及装置的比例关系不完全一致。
上述图中：
1、避雷针              2、球网           3、氢气球
4、太阳能电池          5、太阳能电池组   6、球网缆绳
7、太阳能电池引出线    8、配电柜         9、缆绳
10、电缆               11、缆绳结        12、输气管
13、地面               14、电线          15、气泵
16、阀门               17、输气管        18、电线
19、阀门               20、气泵          21、贮气柜
22、入口阀门           23、出口阀门      24、阀门
25、氧气室             26、氧气出口      27、氢气室
28、氢气出             29、电线          30、配电柜
31、正极               32、电线          33、负极
34、电线               35、阀门          36、电解水槽
37、阀门               38、气泵          39、输气管
40、出口阀门           41、入口阀门      42、贮气柜
43、阀门               44、电线          45、低温气体液化设备
46、阀门               47、阀门          48、低温液体贮槽
49、连接接口           50、输气管        51、输气管
52、阀门      53、低温气体液化设备    54、低温液体贮槽
55、阀门      56、连接接口            57、电线
58、输气管    59、氢气入              60、正极
61、配电柜    62、负极                63、氢气入口
64、输气管    65、燃烧电池            66、出水口阀门
67、气泵      68、气泵                69、万向节
70、三角架    71、支架
本发明的太阳能发电装置实施例一的太阳能电池供电装置见图1，它包括太阳能电池4组成的太阳能电池组5和连接太阳能电池组5的太阳能电池引出线7、电缆10及太阳能电池安装装置，太阳能电池引出线7的一端与太阳能电池组5连接，另一端与电缆10连接，太阳能电池安装装置是升在空中的氢气球3，太阳能电池组5安装在氢气球3表面，氢气球3用球网2套住，球网2用球网缆绳6和缆绳9栓住，缆绳9的一端连接在地面13；电缆10的一端伸到地面；为了防雷电，在氢气球3顶安装避雷针1，缆绳9为金属缆绳，避雷针1与金属缆绳9连接。
本发明的电解制氢氧燃料装置的实施例一见图2，它是在本太阳能发电装置实施例一的太阳能电池供电装置基础上加设电解水槽36、氢气贮气柜42、氧气贮气柜21、配电柜8、配电柜30，太阳能电池引出线7是伸入配电柜8内与电缆10连接的，电缆10的地面端伸入配电柜30内分成正负8组分端，电线32的两端分别与电解水槽36的负极33和电缆10的分端连接，电线34的两端分别与电解水槽36的负极33和电缆10的分端连接；电解水槽36的氢气出口28经氢气输气管39、阀门35、阀门37、氢气输气气泵38与氢气贮气柜42的入口阀门41连接通，电解水槽36的氧气出口26经氧气输气管17、阀门16、阀门19、氧气输气气泵20与氧气贮气柜21的入口阀门22连接通；本实施例在氢气球3与电解水槽36之间还有一氢气输气管12，氢气输气管12的两端分别与氢气球3和电解水槽36的氢气出口28连接通，在氢气输气管12有一输气气泵15；气泵15、气泵20、气泵38分别用电线14、电线18、电线29与电缆10的分端连接。
本发明的电解制氢氧燃料装置的实施例二见图3，它是在本太阳能发电装置实施例一的太阳能电池供电装置基础上加设电解水槽36、氢低温液体贮槽54、氢低温气体液化设备53、氧低温液体贮槽48、氧气低温液化设备45、配电柜8、配电柜30，太阳能电池引出线7是伸入配电柜8内与电缆10连接的，电缆10的地面端伸入配电柜30内分成正负8组分端，电线32的两端分别与电解水槽36的正极31和电缆10的分端连接；电线34的两端分别与电解水槽36的负极33和电缆10的分端连接，电解水槽36的氢气出口28经氢气输气管51、阀门35、阀门52与氢气低温气体液化设备53的入口连接通，该低温气体液化设备通过连接接口56与氢气低温液体贮槽54连接通；电解水槽36的氧气出口经氧气输气管50、阀门16、阀门46与氧气低温气体液化设备45的入口连接通，该低温气体液化设备通过连接接口49与氧低温液体贮槽48的入口连接通；本实施例在氢气球3与电解水槽36之间还有一氢气输气管12，氢气输气管12的两端分别与氢气球3和电解水槽36的氢气出口28连接通，在氢气输气管12有一输气气泵15；气泵15、氢气低温气体液化设备53、氧气低温气体液化设备45的电动机分别由电线14、电线57、电线44与电缆10的分端连接。
本发明的太阳能发电装置的实施例一见图4，它是在本发明的电解制氢氧燃料装置实施例一的基础上加设燃料电池65，燃料电池65的氢气入口63由氢气输气管64和输气气泵67与氢气贮气柜42的出口阀门40连接通，燃料电池65的氧气入口59由氧气输气管58和输气气泵68与氧气贮气柜21的出口阀23连接通。燃料电池65的正极60和负极62用导线与作为电能输出装置的配电柜61连接，由配电柜61向外输直流电；经逆变器转换为交流电可输出交流电；本实施例还设有氢低温液体贮槽54、氢低温气体液化设备53、氧低温液体贮槽48、氧气低温液化设备45，电解水槽36的氢气出口28经氢气输气管51、阀门35、阀门52与氢气低温气体液化设备53的入口连接通，该低温气体液化设备通过连接接口56与氢气低温液体贮槽54连接通；电解水槽36的氧气出口26经氧气输气管50、阀门16、阀门46与氧气低温气体液化设备45的入口连接通，该低温气体液化设备通过连接接口49与氧低温液体贮槽54的入口连接通，本实施例还可向外提供液氢、液氧。
本太阳能发电装置的实施例二的太阳能电池供电装置参见图5，它与太阳能发电装置实施例一的太阳能电池供电装置不同之处是将太阳能电池组5安装在框架71，框架71经三角加架70和万向节69连接在球网2，球网2套在氢气球3，两条缆绳9栓在三角架70的两边用于调节太阳能电池组5的方向并栓住氢气球3。
本太阳能发电装置的实施例二参见图8，它与太阳能发电装置实施例一的不同之处是将太阳能电池组5安装在框架71，框架71经三角加架70和万向节69连接在球网2，球网2套在氢气球3，两条缆绳9栓在三角架70的两边用于调节太阳能电池组5的方向。
本电解制氢氧装置的实施例三参见图6，它与电解制氢氧装置实施例一的不同之处是将太阳能电池组5安装在框架71，框架71经三角加架70和万向节69连接在球网2，球网2套在氢气球3，两条缆绳9栓在三角架70的两边用于调节太阳能电池组5的方向。本电解制氢氧装置的实施例四参见图7，它与电解制氢氧装置实施例二的不同之处是将太阳能电池组5安装在框架71，框架71经三角加架70和万向节69连接在球网2，球网2套在氢气球3，两条缆绳9栓在三角架70的两边用于调节太阳能电池组5的方向。
上述关键设备的主要技术参数如下：
装置实施例一、二中氢气球3  直径  Ф50m
装置实施例三、四中氢气球3  直径  Ф25m太阳能电池4  电压/电流17V/2.2A  功率38W  转换效率12％外形尺寸  1100×330m2生产厂  农业机械化科学研究所太阳能电池组5  由17300块太阳能电池4组成陈列  输出功率约188KW所有用泵  罗次鼓风机  型号R14  生产厂  长沙鼓风机厂
      见长沙鼓风机厂罗茨鼓风机产品样本  并采用防爆电动机电解水槽  有氢气集气罩、氧气集气罩、两个电磁泵、氢输气管、氧输气管
      电解水能力  每千瓦小时电解0.2升  每小时电解37.6升
      容积6m3生产厂  苏州水电解制氢设备公司    具有安全、防爆、防回
    火、自动加水功能、在氢和氧气出口有稳定纯净气源氧气贮气柜  2000m3参见太原生型机构配件厂产品目录氢气贮气柜  4000m3参见太原生型机构配件厂产品目录液氢低温液体贮槽  容积20m3参见《深冷技术》1997.1期
      生产厂  宁波化工机械集团公司液氧低温液体贮槽  容积10m3参见《深冷技术》1997.1期
      生产厂  宁波化工机械集团公司  安装气化器具有气化功能低温气体液化设备  100升/小时
              均为杭州制氧机厂制造  参见参见《深冷技术》
              1997.1期
          可用G-M制冷机  参见《低温与特气》1993.4期PEFC燃料电池  转化率40％  功率56KW  参见《科学》
          1995.5期  生产厂  大连化学物理研究所阀门均可用  四川空分设备集团公司阀门厂的贮槽阀门  参见该厂样本

Claims (8)

1、一种太阳能发电装置，它包括太阳能电池组和连接太阳能电池组的电缆及太阳能电池安装装置，太阳能电池安装装置是升在空中的氢气球或吊在氢气球的框架，太阳能电池组安装在氢气球表面或安装于吊在氢气球的框架，氢气球用一端连接在地面的缆绳栓住；电缆的一端伸到地面，其特征是：还有电解水槽、氢贮存装置、氧贮存装置，电解水槽的氢气出口经氢气输气管与氢贮存装置的入口连接通，电解水槽的氧气出口经氧气输气管与氧贮存装置的入口连接通；电缆中有一通过连接将太阳能电池组的电压配成电解水槽所需电压的配电箱，电缆的一端伸到地面与电解水槽的正负两极连接；还设有燃料电池，燃料电池的氢气入口由氢气输气管与氢贮存装置的出口连接通，燃料电池的氧气入口由氧气输气管与氧贮存装置出口连接通；在氢气球与电解水槽之间还有一氢气输气管，该氢气输气管的两端分别与氢气球和电解水槽的氢气出口连接通，在该输气管有一往氢气球里输气气泵。
2、根据权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征是：所说的氢气贮气装置是氢气贮气柜，所说的氧气贮存装置是氧气贮气柜，电解水槽的氢气出口经氢气输气管与氢气贮气柜的入口连接通，电解水槽的氧气出口经氧气输气管与氧气贮气柜的入口连接通。
3、根据权利要求2所述的太阳能发电装置，其特征是：在氢气输气管有一氢气输气气泵，在氧气输气管有一氧气输气气泵。
4、根据权利要求2所述的太阳能发电装置，其特征是：还有氢气低温气体液化设备和氧气低温气体液化设备，所说的氢贮存装置还有氢低温液体贮槽，所说的氧贮存装置还有氧低温液体贮槽，电解水槽的氢气出口经氢气输气管和氢气低温气体液体设备与氢低温液体贮槽的入口连接通，电解水槽的氧气出口经经氧气输气管与氧气低温气体液化设备与氧低温液体贮槽的入口连接通，两低温气体液化设备的电动机与伸到地面的电缆连接。
5、一种电解制氢氧燃料的装置，它包括电解水槽、氢贮存装置、氧贮存装置，电解水槽的氢气出口经氢气输气管与氢贮存装置的入口连接通，电解水槽的氧气出口经氧气输气管与氧贮存装置的入口连接通，其特征是：还有太阳能电池组和连接太阳能电池组的电缆及升在空中的氢气球，太阳能电池组安装在氢气球表面或安装于吊在氢气球的框架上，氢气球用一端连接在地面的缆绳栓住；电缆中有一通过连接将太阳能电池组的电压配成电解水槽所需电压的配电柜，电缆的一端伸到地面与电解水槽的正负两极连接；在氢气球与电解水槽之间还有一氢气输气管，该氢气输气管的两端分别与氢气球和电解水槽的氢气出口连接通，在该输气管有一往氢气球时送气的输气气泵。
6、根据权利要求5所述的电解制氢氧燃料的装置，其特征是：所说的氢气贮气装置是氢气贮气柜，所说的氧气贮存装置是氧气贮气柜。
7、根据权利要求6所述的电解制氢氧燃料的装置，其特征是：在氢气输气管有一氢气输气气泵，在氧气输气管有一氧气输气气泵。
8、根据权利要求5所述的电解制氢氧燃料的装置，其特征是：所说的氢贮存装置是氢低温液体贮槽，所说的氧贮存装置是氧低温液体贮槽，电解水槽的氢气出口经氢气输气管和氢气低温气体液化设备与氢低温液体贮槽的入口连接通，电解水槽的氧气出口经氧气输气管与氧气低温气体液化设备与氧低温液体贮槽的入口连接通，两低温气体液化设备的电动机与伸到地面的电缆连接。
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