CN113037180A - 新型移动电源系统 - Google Patents
新型移动电源系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113037180A CN113037180A CN202110365616.9A CN202110365616A CN113037180A CN 113037180 A CN113037180 A CN 113037180A CN 202110365616 A CN202110365616 A CN 202110365616A CN 113037180 A CN113037180 A CN 113037180A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogen
- power generation
- valve
- hydrogen storage
- fuel cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 210
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 210
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 199
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 79
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 61
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 37
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 14
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 11
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 11
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 7
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims description 7
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 10
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/20—Systems characterised by their energy storage means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
- C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
- C01B3/0031—Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
- C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
- H02B1/26—Casings; Parts thereof or accessories therefor
- H02B1/46—Boxes; Parts thereof or accessories therefor
- H02B1/48—Mounting of devices therein
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
- H02S10/12—Hybrid wind-PV energy systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
- H02S30/20—Collapsible or foldable PV modules
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
- C01B2210/0001—Separation or purification processing
- C01B2210/0009—Physical processing
- C01B2210/0014—Physical processing by adsorption in solids
- C01B2210/0015—Physical processing by adsorption in solids characterised by the adsorbent
- C01B2210/002—Other molecular sieve materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
本发明公开了新能源及电池技术领域内的一种新型移动电源系统，包括设置在箱体内的光伏发电系统、直流风力发电系统、电解水系统、氢气纯化系统、储氢系统、燃料电池和控制系统；光伏发电系统用以将太阳能转化为电能；直流风力发电系统用以将风能转化为电能；电解水系统用以将电解液转换为氧气和氢气；氢气纯化系统用以去除氢气中的杂质气体，并将其送给储氢系统和燃料电池；储氢系统用以存储氢气，也可将氢气供给燃料电池；燃料电池用以将氢能转化为电能；控制系统用以控制上述各部件实现各自功能，本发明可实现一次性可再生能源、电能、氢能之间的可靠稳定转换。
Description
技术领域
本发明涉及新能源及电池技术领域，特别涉及一种移动电源系统。
背景技术
一次可再生能源（如太阳能、水能、风能及生物质能）需经过加工转换以后得到可利用的二次能源。目前，主要是通过太阳能电池、风力发电机等手段将其转变为电能。但由于这些分布式可再生能源受天气环境影响大，因此产生的电能品质低，且电能储存需要大量的储能电池，并网后对电网冲击大，且这些电能的储存耗资巨大，太阳能或风力发电仅解决了产能端的问题，目前为止仍然缺乏有效的储存电能方式。
氢能是一种绿色高效的能源载体，氢电模式将是领导我们社会未来的能源新模式之一，即氢经济时代。氢经济描绘了未来氢气取代石油、天然气等成为支撑全球经济的主要能源后，整个氢能源生产、配送、贮存及使用的市场运作体系。相对于传统的化石能源经济（社会生产发展等活动都靠一次性不可再生化石燃料提供能源），氢经济除了不会产生温室气体和其他污染物质外，氢气从水或生物质中获得的，是完全可再生的燃料，同时氢可以以多种形式储存：气态、液态、金属氢化物或高压吸附于固体上。
早在1990年，德国联合欧洲其它国家就开发了一套HYSOLAR系统，其包含完整的太阳能转换、制氢系统、储氢系统以及控制系统，功率达10千瓦，在Stuttgart完成了长达五年之久的稳定运行实验。但是，由于受当时光伏器件昂贵，电解系统寿命短，特别是燃料电池技术不成熟，所获得的氢气也无用武之地等原因，HYSOLAR项目因此被搁浅。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型移动电源系统，实现一次性可再生能源、电能、氢能之间的可靠稳定转换。
本发明的目的是这样实现的：一种新型移动电源系统，包括设置在箱体内的光伏发电系统、直流风力发电系统、电解水系统、氢气纯化系统、储氢系统、燃料电池和控制系统；
所述光伏发电系统用以将太阳能转化为电能，并供给电解水系统；
所述直流风力发电系统用以将风能转化为电能，并供给电解水系统；
所述电解水系统用以将电解液转换为氧气和氢气，氧气排入大气、氢气送给氢气纯化系统；
所述氢气纯化系统用以去除氢气中的杂质气体，并将其送给储氢系统和燃料电池；
所述储氢系统用以存储氢气，也可将氢气供给燃料电池；
所述燃料电池用以将氢能转化为电能；
所述控制系统用以控制上述各部件实现各自功能。
本发明工作时，通过光伏发电系统和直流风力发电系统为电解水系统供电，将电解水系统产生的氢气回收经氢气纯化系统纯化后送给储氢系统和燃料电池，通过储氢系统和燃料电池相互配合，实现供电，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明与电池储能相比，氢储能具有更高的储能密度，同时避免电池制造、回收过程中的高能耗、高污染、高排放及供能性能衰减等问题；另外，本发明采用箱体对上述各系统进行了集成，使得本发明更加便携，使用时方便快捷。
作为本发明的改进，所述箱体的顶部四周设有可翻转折叠的框体，所述光伏发电系统的光伏板安装在框体内。通过折叠设计，收纳体积仅为采能体积的约20%，大大缩小了收纳空间，便于携带与移动。
作为本发明的改进，所述箱体内分隔成多个仓室，所述直流风力发电系统、电解水系统、氢气纯化系统、储氢系统、燃料电池、控制系统设置在各个仓室中。将各个系统独立放置在各自的空间内可保证各系统运行更加稳定可靠，为本发明的便携性进一步提供基础。
作为本发明的改进，所述电解水系统包括装有电解液的电解池，电解池内经质子膜分割为氧气区和氢气区，氧气区的氧气直接排入大气，氢气区的氢气送入氢气纯化系统。
作为本发明的改进，所述氢气纯化系统包括连接电解池的干燥室，所述干燥室的出口接氢气净化室的入口，氢气净化室内填充有分子筛，氢气净化室的出口接储氢系统。利用干燥室可有效的除去氢气中的水蒸气，配合分子筛进一步除去氢气中的NH3、CO2等杂质气体，使得氢纯度可达99.9%以上，并能使分子筛再生。
作为本发明的改进，所述储氢系统包括储氢罐、储氢合金材料、加热丝、增压泵以及四通接头，所述四通接头的第一端口经第一阀门与增压泵相连，增压泵接氢气净化室，四通接头的第二端口经第二阀门接燃料电池，四通接头的第三端口经第三阀门接储氢罐，四通接头的第四端口经第四阀门连通大气，所述储氢合金材料填充在储氢罐中，加热丝绕设在储氢罐的外周。本发明将储氢合金材料填充在储氢罐可实现常温储氢，保证了氢气的储存效果，同时采用储氢合金材料在进行释氢的过程中温度要求相对较低，通过加热丝即可实现，再配合上四通接头可实现多种释氢方法。
作为本发明的改进，所述控制系统用以实现制氢控制、储-释氢控制以及监控控制；
制氢控制功能包括控制光伏发电系统单独供电、直流风力发电系统单独供电或光伏发电系统与直流风力发电系统联合供电；
储-释氢控制功能包括控制储存氢气功能、控制释放氢气功能；
监控控制功能包括：光伏发电系统的电压电流、直流风力发电系统的电压电流、电解水系统的电压电流、燃料电池的电压电流监控以及储氢系统的泄漏监控。
通过控制系统能够实现制-储-释氢三者协调运行；在制氢方面，实现光伏发电系统与直流风力发电系统串并联，光伏发电系统单独运行或直流风力发电系统单独运行；储-释氢方面，主要根据实用状态实现直接释氢和间接释氢，另外释氢所需温度由光伏发电系统或直流风力发电供电电阻加热丝获得。
作为本发明的改进，控制释放氢气给燃料电池包括间接释氢和直接释氢，间接释氢包括控制第一阀门、第四阀门关闭、控制第三阀门和第三阀门打开、控制加热丝加热，将储氢罐的氢气释放给燃料电池；直接释氢包括直接将氢气供给燃料电池或排入大气，直接供给燃料电池时，控制第一阀门、第二阀门打开，控制第三阀门、第四阀门关闭；直接排入大气时，控制第一阀门、第四阀门打开，控制第二阀门、第三阀门关闭。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实施例中箱体内部空间示意图。
图2为本实施例中光伏发电系统示意图。
图3为本实施例中制氢单元原理示意图。
其中，1 光伏板，2 可伸缩直流风力发电机，3 电解池，4 电解液，5 质子膜，6 阳极，7 阴极，8 干燥室，9 净化室，10 储氢罐，11 储氢合金材料，12 加热丝，13 增压泵，14第一阀门，15 第二阀门，16 第三阀门，17 第四阀门；PV 光伏发电系统，DW直流风力发电系统，EW电解水系统，HP氢气纯化系统，HC储氢系统，FC燃料电池，CS 控制系统。
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。
如图1-3所示的一种新型移动电源系统，包括设置在箱体内的光伏发电系统PV、直流风力发电系统DW、电解水系统EW、氢气纯化系统HP、储氢系统HC、燃料电池FC和控制系统CS；
光伏发电系统PV用以将太阳能转化为电能，并供给电解水系统EW；
直流风力发电系统DW用以将风能转化为电能，并供给电解水系统EW；
电解水系统EW用以将电解液4转换为氧气和氢气，氧气排入大气、氢气送给氢气纯化系统HP；
氢气纯化系统HP用以去除氢气中的杂质气体，并将其送给储氢系统HC和燃料电池FC；
储氢系统HC用以存储氢气，也可将氢气供给燃料电池FC；
燃料电池FC用以将氢能转化为电能；
控制系统CS用以控制上述各部件实现各自功能。
箱体的顶部四周设有可翻转折叠的框体，光伏发电系统PV包括多块串联的光伏板1，光伏板1安装在框体内；箱体内分隔成多个仓室，直流风力发电系统DW、电解水系统EW、氢气纯化系统HP、储氢系统HC、燃料电池FC、控制系统CS设置在各个仓室中，箱体经两块纵向隔板分成纵向的三个区域，其中一侧的纵向区域内用以放置直流风力发电系统DW，直流风力发电系统DW选用可伸缩直流风力发电机2，且该区域的顶部并不封闭，工作时直流风力发电机伸入箱体设置，另外两个纵向的区域经两块隔板分成四个区域，分别用以放置其余系统，除氢气纯化系统HP和储氢系统HC外，其余系统均各自占用一个独立区域，氢气纯化系统HP和储氢系统HC共用一个区域，且该两个纵向区域的顶部经光伏板1封闭，从而形成四块可折叠的光伏板1和一块固定的光伏板1，从而使得收纳体积仅为采能体积的约20%，大大缩小了收纳空间，便于携带与移动。
电解水系统EW包括装有电解液4的电解池3，电解池3内经质子膜5分割为氧气区和氢气区，阳极6伸入氧气区，阴极7伸入氢气区，氧气区的氧气直接排入大气，氢气区的氢气送入氢气纯化系统HP，阳极6和阴极7的供电来自光伏发电系统PV或直流风力发电系统DW。
氢气纯化系统HP包括连接电解池3的干燥室8，干燥室8的出口接氢气净化室9的入口，干燥室8内填充有干燥剂，用以将除去氢气中的水蒸气，氢气净化室9内填充有分子筛，氢气净化室9的出口接储氢系统HC，分子筛的设计可有效去除微量的杂质气体（如NH3、CO2等）。
储氢系统HC包括储氢罐10、储氢合金材料11（本实施例中可采用微正压低温镧系合金）、加热丝12、增压泵13以及四通接头，四通接头的第一端口经第一阀门14与增压泵13相连，增压泵13接氢气净化室9，四通接头的第二端口经第二阀门15接燃料电池FC，四通接头的第三端口经第三阀门16接储氢罐10，四通接头的第四端口经第四阀门17连通大气，储氢合金材料11填充在储氢罐10中，加热丝12绕设在储氢罐10的外周；储氢合金材料11可实现快速更换，保证储氢效果；在实际实验过程中，会遇到因光照风力环境不佳导致电解池3产氢很少的情况，本发明通过加装增压泵13适当加压可加快氢气存储速度；与此同时，在实际实验过程中，发现通过加装的增压泵13的负压效果还在启动前还可用于对干燥室8和净化室9起到的排空的作用，排空时，仅仅打开第四阀门17；并且还可通过配合加热干燥室8和净化室9还可将吸附的水气或其他杂质挥发后排出，从而实现了干燥剂和分子筛的再生（该加热方式可采用在干燥室8和净化室9外周加装加热丝12或其他加热设备，该方案为常规技术，不再赘述）；加热丝12可使用可由光伏发电系统PV或直流风力发电系统DW单独供电。
控制系统CS用以实现制氢控制、储-释氢控制以及监控控制；
制氢控制功能包括控制光伏发电系统PV单独供电、直流风力发电系统DW单独供电或光伏发电系统PV与直流风力发电系统DW联合供电，为本发明内各用电部件供电；
储-释氢控制功能包括控制储存氢气功能、控制释放氢气，控制释放氢气给燃料电池FC包括间接释氢和直接释氢，间接释氢包括控制第一阀门14、第四阀门17关闭、控制第三阀门16和第三阀门16打开、控制加热丝12加热；直接释氢包括直接将氢气供给燃料电池FC或排入大气，直接供给燃料电池FC时，控制第一阀门14、第二阀门15打开，控制第三阀门16、第四阀门17关闭；直接排入大气时，控制第一阀门14、第四阀门17打开，控制第二阀门15、第三阀门16关闭；
监控控制功能包括：光伏发电系统PV的电压电流、直流风力发电系统DW的电压电流、电解水系统EW的电压电流、燃料电池FC的电压电流监控以及储氢系统HC的泄漏监控。
本发明实现了将太阳能和风能低品质能源转换为高品质的氢能并进行存储和再利用；相比于传统的由铅酸电池或锂电池构建的移动电源系统，具有无污染，能量密度大，寿命长等优点；具体还包括：
1. 折叠式太阳能光伏产能端；通过折叠设计，收纳体积仅为采能体积的20%，便于携带与移动；
2. 绿色高效氢储能端；与电池储能相比，氢储能具有更高的储能密度，同时避免电池制造、回收过程中的高能耗、高污染、高排放及供能性能衰减等问题；
3. 便捷移动用能端；使用插拔式、微型氢储罐，内置高容量储氢材料，如“充电宝”般便捷使用，满足供电、供热、供氢等多场景下的供能需求。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种新型移动电源系统，其特征在于，包括设置在箱体内的光伏发电系统(PV)、直流风力发电系统(DW)、电解水系统(EW)、氢气纯化系统(HP)、储氢系统(HC)、燃料电池(FC)和控制系统(CS)；
所述光伏发电系统(PV)用以将太阳能转化为电能，并供给电解水系统(EW)；
所述直流风力发电系统(DW)用以将风能转化为电能，并供给电解水系统(EW)；
所述电解水系统(EW)用以将电解液(4)转换为氧气和氢气，氧气排入大气、氢气送给氢气纯化系统(HP)；
所述氢气纯化系统(HP)用以去除氢气中的杂质气体，并将其送给储氢系统(HC)和燃料电池(FC)；
所述储氢系统(HC)用以存储氢气，也可将氢气供给燃料电池(FC)；
所述燃料电池(FC)用以将氢能转化为电能；
所述控制系统(CS)用以控制上述各部件实现各自功能。
2.根据权利要求1所述的一种新型移动电源系统，其特征在于，所述箱体的顶部四周设有可翻转折叠的光伏板(1)，所述光伏板(1)为光伏发电系统(PV)的一部分。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型移动电源系统，其特征在于，所述箱体内分隔成多个仓室，所述直流风力发电系统(DW)、电解水系统(EW)、氢气纯化系统(HP)、储氢系统(HC)、燃料电池(FC)、控制系统(CS)设置在各个仓室中。
4.根据权利要求1或2所述的一种新型移动电源系统，其特征在于，所述电解水系统(EW)包括装有电解液(4)的电解池(3)，电解池(3)内经质子膜(5)分割为氧气区和氢气区，氧气区的氧气直接排入大气，氢气区的氢气送入氢气纯化系统(HP)。
5.根据权利要求4所述的一种新型移动电源系统，其特征在于，所述氢气纯化系统(HP)包括连接电解池(3)的干燥室(8)，所述干燥室(8)的出口接氢气净化室(9)的入口，氢气净化室(9)内填充有分子筛，氢气净化室(9)的出口接储氢系统(HC)。
6.根据权利要求5所述的一种新型移动电源系统，其特征在于，所述储氢系统(HC)包括储氢罐(10)、储氢合金材料(11)、加热丝(12)、增压泵(13)以及四通接头，所述四通接头的第一端口经第一阀门(14)与增压泵(13)相连，增压泵(13)接氢气净化室(9)，四通接头的第二端口经第二阀门(15)接燃料电池(FC)，四通接头的第三端口经第三阀门(16)接储氢罐(10)，四通接头的第四端口经第四阀门(17)连通大气，所述储氢合金材料(11)填充在储氢罐(10)中，加热丝(12)绕设在储氢罐(10)的外周。
7.根据权利要求6所述的一种新型移动电源系统，其特征在于，所述控制系统(CS)用以实现制氢控制、储-释氢控制以及监控控制；
制氢控制功能包括控制光伏发电系统(PV)单独供电、直流风力发电系统(DW)单独供电或光伏发电系统(PV)与直流风力发电系统(DW)联合供电；
储-释氢控制功能包括控制储存氢气功能、控制释放氢气功能；
监控控制功能包括：光伏发电系统(PV)的电压电流、直流风力发电系统(DW)的电压电流、电解水系统(EW)的电压电流、燃料电池(FC)的电压电流监控以及储氢系统(HC)的泄漏监控。
8.根据权利要求7所述的一种新型移动电源系统，其特征在于，控制释放氢气功能包括间接释氢和直接释氢，间接释氢包括控制第一阀门(14)、第四阀门(17)关闭、控制第三阀门(16)和第三阀门(16)打开、控制加热丝(12)加热，将储氢罐(10)的氢气释放给燃料电池(FC)；直接释氢包括直接将氢气供给燃料电池(FC)或排入大气，直接供给燃料电池(FC)时，控制第一阀门(14)、第二阀门(15)打开，控制第三阀门(16)、第四阀门(17)关闭；直接排入大气时，控制第一阀门(14)、第四阀门(17)打开，控制第二阀门(15)、第三阀门(16)关闭。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110365616.9A CN113037180A (zh) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | 新型移动电源系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110365616.9A CN113037180A (zh) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | 新型移动电源系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113037180A true CN113037180A (zh) | 2021-06-25 |
Family
ID=76454109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110365616.9A Pending CN113037180A (zh) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | 新型移动电源系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113037180A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114277385A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-05 | 内蒙古工业大学 | 一种风电电解水制氢系统 |
| CN114395775A (zh) * | 2022-01-30 | 2022-04-26 | 华中科技大学 | 一种闭式清洁能源制氢储能系统 |
| CN114421589A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-04-29 | 四川创铭攸科技有限公司 | 一种移动式自循环储备一体化能源保障系统 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003257443A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-12 | Ebara Corp | 自然エネルギー発電装置と燃料電池を有する自己完結型発電システム |
| US20050109394A1 (en) * | 2003-11-24 | 2005-05-26 | The Boeing Company | Solar electrolysis power co-generation system |
| CN1802504A (zh) * | 2003-04-07 | 2006-07-12 | 罗伯特·尼德雷尔 | 从可再生能源得到的电力和水的供给设备 |
| CN201236211Y (zh) * | 2007-05-07 | 2009-05-13 | 刘书亭 | 风光制氢及提炼重水的设备 |
| CN202798526U (zh) * | 2012-08-17 | 2013-03-13 | 许博荣 | 一种可伸展的便携式太阳能电源装置 |
| CN202927503U (zh) * | 2011-11-18 | 2013-05-08 | 深圳大学 | 一种便携式风光互补一体化照明设备 |
| CN106300586A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-01-04 | 张家港市华扬冶金机械有限公司 | 一种便携式充电器 |
| CN108696235A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-10-23 | 陈啸 | 一种太阳能风光互补的供电装置 |
| CN211063574U (zh) * | 2019-08-30 | 2020-07-21 | 天津大学 | 一种基于氢储能的新型净零能耗建筑的能源系统 |
| CN111900806A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-11-06 | 中国大唐集团未来能源科技创新中心有限公司 | 一种利用厂用氢的风光储氢一体化可再生能源系统 |
-
2021
- 2021-04-06 CN CN202110365616.9A patent/CN113037180A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003257443A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-12 | Ebara Corp | 自然エネルギー発電装置と燃料電池を有する自己完結型発電システム |
| CN1802504A (zh) * | 2003-04-07 | 2006-07-12 | 罗伯特·尼德雷尔 | 从可再生能源得到的电力和水的供给设备 |
| US20050109394A1 (en) * | 2003-11-24 | 2005-05-26 | The Boeing Company | Solar electrolysis power co-generation system |
| CN201236211Y (zh) * | 2007-05-07 | 2009-05-13 | 刘书亭 | 风光制氢及提炼重水的设备 |
| CN202927503U (zh) * | 2011-11-18 | 2013-05-08 | 深圳大学 | 一种便携式风光互补一体化照明设备 |
| CN202798526U (zh) * | 2012-08-17 | 2013-03-13 | 许博荣 | 一种可伸展的便携式太阳能电源装置 |
| CN106300586A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-01-04 | 张家港市华扬冶金机械有限公司 | 一种便携式充电器 |
| CN108696235A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-10-23 | 陈啸 | 一种太阳能风光互补的供电装置 |
| CN211063574U (zh) * | 2019-08-30 | 2020-07-21 | 天津大学 | 一种基于氢储能的新型净零能耗建筑的能源系统 |
| CN111900806A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-11-06 | 中国大唐集团未来能源科技创新中心有限公司 | 一种利用厂用氢的风光储氢一体化可再生能源系统 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114277385A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-05 | 内蒙古工业大学 | 一种风电电解水制氢系统 |
| CN114395775A (zh) * | 2022-01-30 | 2022-04-26 | 华中科技大学 | 一种闭式清洁能源制氢储能系统 |
| CN114421589A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-04-29 | 四川创铭攸科技有限公司 | 一种移动式自循环储备一体化能源保障系统 |
| CN114421589B (zh) * | 2022-03-28 | 2022-06-24 | 四川创铭攸科技有限公司 | 一种移动式自循环储备一体化能源保障系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113037180A (zh) | 新型移动电源系统 | |
| CN109707992B (zh) | 一种多功能充电加氢站 | |
| CN105576273A (zh) | 一种可逆循环绿色能源转换系统及转换方法 | |
| CN114142791B (zh) | 一种多能互补的船舶用全天候淡-热-电联供系统 | |
| WO2017028616A1 (zh) | 具有多组甲醇水重整制氢发电模组的移动式充电站及方法 | |
| CN112448413A (zh) | 一种近零碳排放的分布式能源供给系统及方法 | |
| CN114024326B (zh) | 一种可用于调峰的风光制氢耦合发电和储能系统及方法 | |
| CN115084580B (zh) | 基于可逆固体氧化物电池可再生能源就地储能系统及方法 | |
| CN113889648A (zh) | 一种mw级热电联供燃料电池电站 | |
| CN114725428B (zh) | 一种以氨气为载体的零碳排放固体氧化物燃料电池与可再生能源联合发电系统 | |
| CN102376999A (zh) | 一种耦合光(电)化学池和燃料电池的太阳能贮存系统 | |
| CN107093757B (zh) | 质子交换膜燃料电池废热回收系统及方法 | |
| CN210297269U (zh) | 一种风、光、质子交换膜燃料电池多能互补混合发电系统 | |
| CN113991141B (zh) | 一体式可逆燃料电池能源系统 | |
| CN213341659U (zh) | 一种近零碳排放的分布式能源供给系统 | |
| CN100384002C (zh) | 燃料电池装置 | |
| CN205248374U (zh) | 具有多组甲醇水重整制氢发电模组的移动式充电站 | |
| CN210420193U (zh) | 基于分布式光热电解水制氢装置及氢燃料电池系统 | |
| CN102427144B (zh) | 再生燃料电池装置及系统 | |
| CN115646138B (zh) | 一种太阳能辅助电化学法捕集二氧化碳的系统 | |
| CN111874863A (zh) | 一种太阳能光催化制氢燃料电池发电系统 | |
| CN216488170U (zh) | 一种零碳排放的天然气发电系统 | |
| CN104485468A (zh) | 一种汽油型固体氧化物燃料电池充电站 | |
| CN104466208A (zh) | 一种柴油型固体氧化物燃料电池充电站 | |
| CN214411263U (zh) | 一种零碳排放的分布式供能系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210625 |