CN112249290A - 一种基于固体氢的水下助力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于固体氢的水下助力装置，其包括防水电机、可调速的螺旋桨设备、固氢生成装置、储氢装置、氧气源和燃料电池供电系统，所述的固氢生成装置生成氢气；所述的储氢装置用于储存氢气；所述的燃料电池供电系统利用氢气和氧气源的氧气产生电力；所述的防水电机利用燃料电池供电系统产生电力带动螺旋桨设备旋转，本专利提出的方案提供一种可以在水下作业时提供动力的一种装置，此装置相较于现有的水下助力装置续航里程长，可用电功率高，速度快，大大的节省了作业人员的体力；氢能源环保无污染，反应后的废弃物可回收再利用，基本可以实现资源的循环使用。

Description

一种基于固体氢的水下助力装置
技术领域
本发明涉及氢气发电的技术领域，具体为一种基于固体氢的水下助力装置。
背景技术
作为储存氢的方式之一，存在一种包藏合金方式。作为包藏合金方式，由于其不需要在超高压、极低温这样的特殊状态下储存氢，因此不仅具有操作容易且安全性较高的优异特征，而且还具有每单位体积的氢储存量较高的优异特征。在40239中国公告公報2013800326813号中，公开一种采用包藏合金方式的氢产生装置。40239中国公告公報2013800326813号涉及的氢产生装置具有收容以氢化镁为主要成分的镁基氢化物粉末以及酸性物粉末的混合粉末的圆筒状的储存室、储水的储水室与燃料电池。向储存室插入有从储水室导出的注水管，从而从储水室向储存室供给水。当向储存室供水时，镁基氢化物粉末按照化学式(1)所记载那样进行水解，而产生氢。向燃料电池供给所产生的氢，从而用于发电。
[化学式1]
MgH2+2H2O→Mg(OH)2+2H2……(1)
[化学式2]
MgH2+H2O→MgO+2H2……(2)
现有的水上娱乐设施大多是依靠与游泳无关的水上项目来取悦游客，而人们去海边或河流、湖泊边的主要目的是降暑，而能够浸泡在水里，观看平常看不到的水下景观的游泳项目则没有太大变化。水下游泳需要消耗大量的体力，造成游客因力尽或者游泳动作大而不能尽情体验的问题。
人们在水边玩耍时，以不会游泳的人居多，大多使用游泳圈在水边玩耍，又苦于自己无法很好的掌控游泳圈前进后退，致使浪费很多体力在水面的滑动过程中。随着电力技术的进步，电池的能量密度以及性能不断提升，电动机的技术完善，使水下推进器具备了可行性，可以让人们在水上，凭借任何一款海上娱乐设备进行有动力的前行后退，增加了海上娱乐的多样性。
由于水下环境污染等问题日益严重，水下垃圾清扫作业也愈加繁忙；同时，基于对娱乐项目多样化的追求，水下游乐设施需求量增大，水下助力系统也更加重要。原有的电动水下助力装置功率小、工作时间短，柴油的则噪声大，水下污染严重。
发明内容
本发明的主要目的在于针对上述存在的问题，克服现有技术的不足，解决了电动水下助力装置功率小和水下污染严重的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于固体氢的水下助力装置，其包括防水电机、可调速的螺旋桨设备、固氢生成装置、储氢装置、氧气源和燃料电池供电系统，其中：
所述的固氢生成装置生成氢气；
所述的储氢装置用于储存氢气；
所述的燃料电池供电系统利用氢气和氧气源的氧气产生电力；
所述的防水电机利用燃料电池供电系统产生电力带动螺旋桨设备旋转。
进一步的，所述的固氢生成装置包括固氢生成装置控制系统、用于存放氢化镁的固氢储存装置和反应液模块，所述的反应液模块向固氢储存装置添加反应液，所述的固氢生成装置控制系统用于控制反应液模块添加速度和反应液状态。
进一步的，所述的反应液模块包括用于存放反应水的储存装置以及用于加热或者混合加注液储水装置系统，所述的加热或者混合加注液储水装置系统包括加热装置、连接固氢生成装置的水阀以及补水的水泵，所述的加热装置可对进入到加热装置中水进行加热。
进一步的，所述的反应液模块包括用于存放反应水的储存装置以及用于加热或者混合加注液储水装置系统，所述的加热或者混合加注液储水装置系统包括加热装置、连接固氢生成装置的水阀以及补水的水泵、固体酸颗粒，所述的固体酸颗粒与小型水箱中的水混合形成酸溶液后输送至固氢生成装置。
进一步的，述的固氢生成装置还包括水汽冷凝装置和冷凝水及反应水储存装置，所述的水汽冷凝装置对产生的氢气冷凝获得冷凝水，固氢生成装置产氢生成的废水与冷凝水混合储存在冷凝水及反应水储存装置中。
进一步的，所述的小型水箱从外界环境中通过水压经过过滤膜吸收反应水。
进一步的，所述的水汽冷凝装置与外界环境热交换。
进一步的，所述的燃料电池供电系统包括燃料电池、DCDC和蓄电电池，所述的燃料电池与储氢装置之间的管路上设置有泄压装置。
进一步的，在固氢生成装置的舱体底部出水口处安装反应物收集舱，充分回收反应后生成的氢氧化镁，回炉再生成氢化镁重复利用。
进一步的，所述的固氢生成装置的舱体上设置温度传感器。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本专利提出的方案提供一种可以在水下作业时提供动力的一种装置，此装置相较于现有的水下助力装置续航里程长，可用电功率高，速度快，大大的节省了作业人员的体力；氢能源环保无污染，反应后的废弃物可回收再利用，基本可以实现资源的循环使用。
附图说明
图1为本发明的示意图。
其中:防水电机-1、螺旋桨设备-2、固氢生成装置-3、储氢装置-4、氧气源-5、固氢储存装置-6、储存装置-7、加热装置-8、水阀-10、补水的水泵-11、冷凝水及反应水储存装置-12、燃料电池-13、DCDC-14、蓄电电池-15、过滤装置-16。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照附图，一种基于固体氢的水下助力装置，其包括防水电机1、可调速的螺旋桨设备2、固氢生成装置3、储氢装置4、氧气源5和燃料电池供电系统，其中：
所述的固氢生成装置3生成氢气；
所述的储氢装置4用于储存氢气；
所述的燃料电池供电系统利用氢气和氧气源5的氧气产生电力；
所述的防水电机1利用燃料电池供电系统产生电力带动螺旋桨设备2旋转。
所述的固氢生成装置3包括固氢生成装置控制系统、用于存放氢化镁的固氢储存装置6和反应液模块，所述的反应液模块向固氢储存装置添加反应液，所述的固氢生成装置控制系统用于控制反应液模块添加速度和反应液状态，反应液状态是指反应液的温度以及反应液的成分，反应液的成分由两种组成，一种为水，一种为酸水，通过加热反应液的温度提高固氢生氢过程的效率。下面介绍两种反应液模块的结构。
第一种的反应液模块包括用于存放反应水的储存装置7以及用于加热或者混合加注液储水装置系统，所述的加热或者混合加注液储水装置系统包括加热装置8、连接固氢生成装置的水阀10以及补水的水泵11，所述的加热装置8可对进入到加热装置8中水进行加热。
第二种的反应液模块包括用于存放反应水的储存装置7以及用于加热或者混合加注液储水装置系统，所述的加热或者混合加注液储水装置系统包括加热装置8、连接固氢生成装置的水阀10以及补水的水泵11、固体酸颗粒，所述的固体酸颗粒与小型水箱9中的水混合形成酸溶液后输送至固氢生成装置，通过加热装置8可以进一步的加快发生效率。
固氢生成装置还包括水汽冷凝装置和冷凝水及反应水储存装置12，所述的水汽冷凝装置对产生的氢气冷凝获得冷凝水，固氢生成装置产氢生成的废水与冷凝水混合储存在冷凝水及反应水储存装置12中。
所述的小型水箱9从外界环境中通过水压经过过滤膜吸收反应水。
所述的水汽冷凝装置与外界环境热交换，即直接从外界水中进行热交换。
所述的燃料电池供电系统包括燃料电池13、DCDC14和蓄电电池15，所述的燃料电池13与储氢装置4之间的管路上设置有泄压装置，并且在储氢装置4设置过滤装置16，以过滤掉灰尘和水汽。
在固氢生成装置的舱体底部出水口处安装反应物收集舱，充分回收反应后生成的氢氧化镁，回炉再生成氢化镁重复利用。
所述的固氢生成装置的舱体上设置温度传感器，固氢生成装置控制系统收集压力传感器、温度传感器、外部负载等信号，控制水泵11和水阀10的开闭启停，根据压力传感器获得的氢气压力控制燃料电池的拉载程度；系统可以通过水泵11吸收环境水降温，包括燃料电池13及固氢生成装置的舱体；区别于其它专利，本专利取消了反应舱内的冷却装置，通过底部流水功能大大的提高了原专利不敢温度过高的顾虑，提高舱温的同时提高氢气生成速度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于固体氢的水下助力装置，其特征在于，其包括防水电机、可调速的螺旋桨设备、固氢生成装置、储氢装置、氧气源和燃料电池供电系统，其中：
所述的固氢生成装置生成氢气；
所述的储氢装置用于储存氢气；
所述的燃料电池供电系统利用氢气和氧气源的氧气产生电力；
所述的防水电机利用燃料电池供电系统产生电力带动螺旋桨设备旋转。
2.根据权利要求1所述的基于固体氢的水下助力装置，其特征在于，所述的固氢生成装置包括固氢生成装置控制系统、用于存放氢化镁的固氢储存装置和反应液模块，所述的反应液模块向固氢储存装置添加反应液，所述的固氢生成装置控制系统用于控制反应液模块添加速度和反应液状态。
3.根据权利要求2所述的基于固体氢的水下助力装置，其特征在于，所述的反应液模块包括用于存放反应水的储存装置以及用于加热或者混合加注液储水装置系统，所述的加热或者混合加注液储水装置系统包括加热装置、连接固氢生成装置的水阀以及补水的水泵，所述的加热装置可对进入到加热装置中水进行加热。
4.根据权利要求2所述的基于固体氢的水下助力装置，其特征在于，所述的反应液模块包括用于存放反应水的储存装置以及用于加热或者混合加注液储水装置系统，所述的加热或者混合加注液储水装置系统包括加热装置、连接固氢生成装置的水阀以及补水的水泵、固体酸颗粒，所述的固体酸颗粒与小型水箱中的水混合形成酸溶液后输送至固氢生成装置。
5.根据权利要求3或4任一所述的基于固体氢的水下助力装置，其特征在于，所述的固氢生成装置还包括水汽冷凝装置和冷凝水及反应水储存装置，所述的水汽冷凝装置对产生的氢气冷凝获得冷凝水，固氢生成装置产氢生成的废水与冷凝水混合储存在冷凝水及反应水储存装置中。
6.根据权利要求3或4任一所述的基于固体氢的水下助力装置，其特征在于，所述的小型水箱从外界环境中通过水压经过过滤膜吸收反应水。
7.根据权利要求5所述的基于固体氢的水下助力装置，其特征在于，所述的水汽冷凝装置与外界环境热交换。
8.根据权利要求1所述的基于固体氢的水下助力装置，其特征在于，所述的燃料电池供电系统包括燃料电池、DCDC和蓄电电池，所述的燃料电池与储氢装置之间的管路上设置有泄压装置。
9.根据权利要求1所述的基于固体氢的水下助力装置，其特征在于，在固氢生成装置的舱体底部出水口处安装反应物收集舱，充分回收反应后生成的氢氧化镁，回炉再生成氢化镁重复利用。
10.根据权利要求1所述的基于固体氢的水下助力装置，其特征在于，所述的固氢生成装置的舱体上设置温度传感器。
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