CN113258664A - 一种离网型蓄能光伏制氢路灯 - Google Patents

一种离网型蓄能光伏制氢路灯 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种离网型蓄能光伏制氢路灯，涉及光伏与自动控制技术领域，是由太阳能光伏电池、塔杆、蓄电池、灯泡、控制器、电量检测装置、DC‑DC变化器、制氢装置组成，其中太阳能光伏电池产生的电能向蓄电池充电以完成路灯照明作用，当电量检测装置检测到蓄电池电量达到百分之八十后，控制器断开光伏电池与蓄电池连接，接通光伏电池与制氢装置，本多功能蓄能光伏制氢路灯可以在光能充足的西北地区安装使用，可以有效地降低当地的弃光率同时可以制取氢气，并且其参数设计简单效果明显，满足道路夜间照明，工业上使用氢气的需求。

Description

一种离网型蓄能光伏制氢路灯
技术领域
本发明涉及光伏与自动控制技术领域，具体是一种离网型蓄能光伏制氢路灯。
背景技术
我国一直为多煤、少油、缺氢的国家随着以燃料电池为代表的各种氢能利用技术的迅猛发展，人类对氢的需求量将大幅度增加。目前，氢的制取主要是通过化石燃料的重整来实现，产量大、技术成熟、适合大规模生产。然而，面临着化石燃料枯竭和环境问题，人类必须寻找一种清洁、安全的制氢方法。太阳能发电与电解水制氢是一种高效、经济、无污染的制氢方式，随着光伏技术的突飞猛进，光伏-电解槽系统也将成为未来制氢的有效方式，同时我国西北地区的光能产量十分丰富，可以使得光伏-制氢完美结合，在室外可以使目前大量出现的光伏路灯与制氢装置结合，只需要简单改装便可以完成光伏制氢路灯，在为夜间照明的同时多余的太阳能光伏电池电能可以用来制取氢气满足工业使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种离网型蓄能光伏制氢路灯，该离网型蓄能光伏制氢路灯，拥有制氢方式清洁、安全的优点，还拥有加大太阳能使用率的优点，同时还为离网型设备，不会对当地电网调控增大压力、不会增加电网谐波的优点，可以为道路夜间照明和制取工业需要使用的氢气。
本发明实现发明目的采用如下技术方案：
一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：具体产品是由太阳能光伏电池、塔杆、蓄电池、灯泡、控制器、电量检测装置、DC-DC变化器、制氢装置组成，各组成部分依次连接。所述太阳能光伏电池是整个系统的电能来源；所述蓄电池是为所述灯泡提供电能；所述DC-DC变换器是将所述太阳能光伏电池的电能增大电压或电流来满足所述制氢装置工作条件；所述控制器与电量检测装置是系统的控制部分。
1、作为优选，本发明提供的一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：所述的太阳能光伏电池是由两块光伏电池进行串联组成。
2、作为优选，本发明提供的一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：塔杆是由不锈钢材料构成，并且所述的蓄电池、控制器、电量检测装置在其内部。
3、作为优选，本发明提供的一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：所述的控制器是由单片机组成，可以控制所述的蓄电池、制氢装置与太阳能光伏电池连接或者断开。
4、作为优选，本发明提供的一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：所述的电量检测装置是由单片机组成对蓄电池当前电量进行检测并且反馈给控制器。
5、作为优选，本发明提供的一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：所述的蓄电池可以充电与放电满足于灯泡工作条件。
6、作为优选，本发明提供的一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：所述的制氢装置采用电解水制氢方式，交换膜采用质子交换膜，电解槽采用铂合金电解槽，电解液温度为80℃，所需电源为DC12v，平均功率为48w。
7、作为优选，本发明提供的一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：所述的DC-DC变换器为boost电路是由电容、电感、MOSFET、开关管组成，是对太阳能光伏电池进行升压以满足制氢装置工作条件。
有益效果：
本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：与普通的光伏路灯相比,本发明可以使得光伏路灯与制氢装置相结合，使得在光能充足的地区向蓄电池充电后多余的光能可以来制取氢气，可以制取安全清洁的氢气，同时增大了太阳能的使用率；与普通的光伏路灯相比，本发明有效的解决了在光能充足地区太阳能利用率不充分的问题，使得光伏与制氢完美结合，增加了太阳能使用率，安全、清洁地制取大量氢气解决了工业氢气需求。
附图说明
图1是本发明-具体实施方式中离网型蓄能光伏制氢路灯外观示意图。
图2是本发明-具体实施方式中离网型蓄能光伏制氢路灯工作流程示意图。
图3是本发明-具体实施方式中制氢电解槽结构示意图。
图4是本发明-具体实施方式中DC-DC变换器结构示意图。
图5是本发明-具体实施方式中太阳能光伏电池等效电路示意图。
图6是本发明-具体实施方式中控制器与电量检测装置控制方案示意图。
具体实施方式：
实施例1
如图1所示，离网型蓄能光伏制氢路灯外观示意图，包括依次连接有灯泡1、塔杆2、太阳能光伏电池3、蓄电池4、制氢装置5、控制部分6。其中灯泡负责夜间照明，太阳能光伏电池为整个系统提供电能，蓄电池为灯泡提供电能并且具有蓄能作用，制氢装置在蓄电池满足预先设置的百分之八十的电量开始制取氢气，控制部分为控制器和电量检测装置，检测当前蓄电池的电量控制制氢装置和蓄电池的连接或者断开。
如图2所示，离网型蓄能光伏制氢路灯工作流程示意图，太阳能光伏电池通过光生伏特效应产生电能向蓄电池充电，电量检测装置检测当前蓄电池的电量是否到达预期设置的值并且反馈给控制器，在夜间7.30到凌晨6.30之间电量检测装置使蓄电池与灯泡连接完成照明功能，在白天时如果蓄电池电量满足要求，则控制器断开太阳能光伏电池与蓄电池的连接，使制氢装置与太阳能光伏电池连接开始制取氢气。
如图5所示，太阳能光伏电池等效电路示意图，太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，产生直流电流，电流通过滤波电感向负载供电。
实施例2
如图3所示，为制氢电解槽结构示意图，制氢装置采用电解水制氢方式，交换膜采用质子交换膜，电解槽采用铂合金电解槽，电解液温度为80℃，所需电源为DC12v，平均功率为48w。电解槽中间的隔板为质子交换膜，左边为装置正极，右边为装置的负极，正上方为直流电源，在电解水制氢装置工作室，正极电解水产生氧气，负极电解水产生氢气，同时氢气收集装置会将产生的氢气收集储存起来，所需的电源为12v，太阳能光伏电池产生的电能会经过DC-DC变换器到达装置电源工作条件。当蓄电池的电量降落到预期设定值以下，制氢装置将会停止工作。
如图4所示，为DC-DC变换器结构示意图，本DC-DC变换器主电路为boost 电路其中是由电容、电感、MOSFET、开关管组成，当开关管通态时电源会为电感充电，同时由于电容很大，所以电容在为负载供电时可以维持恒定，当开关管断态时，电感与电容同时为负载供电，并出现了升高电压的现象，本制氢装置的工作条件为12v，48w，所以需要调整好占空比，调节电压与功率使得装置可以正常工作。
如图6所示，控制器与电量检测装置控制方案示意图，控制器根据电量检测装置提供的当前蓄电池电量数据来判定是否断开太阳能光伏电池与蓄电池的连接，是否连接太阳能光伏电池与制氢装置。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：具体产品是由太阳能光伏电池、塔杆、蓄电池、灯泡、控制器、电量检测装置、DC-DC变化器、制氢装置组成，各组成部分依次连接。所述太阳能光伏电池是整个系统的电能来源；所述蓄电池是为所述灯泡提供电能；所述DC-DC变换器是将所述太阳能光伏电池的电能增大电压或电流来满足所述制氢装置工作条件；所述控制器与电量检测装置是系统的控制部分。
2.根据权利要求1所述的一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：所述的太阳能光伏电池是由两块光伏电池进行串联组成。
3.根据权利要求1所述的一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：所述的塔杆是由不锈钢材料构成，并且所述的蓄电池、控制器、电量检测装置在其内部。
4.根据权利要求1所述的一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：所述的控制器是由单片机组成，可以控制所述的蓄电池、制氢装置与太阳能光伏电池连接或者断开。
5.根据权利要求1所述的一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：所述的电量检测装置是由单片机组成对蓄电池当前电量进行检测并且反馈给控制器。
6.根据权利要求1所述的一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：所述的蓄电池可以充电与放电满足于灯泡工作条件。
7.根据权利要求1所述的一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：所述的制氢装置采用电解水制氢方式，交换膜采用质子交换膜，电解槽采用铂合金电解槽，电解液温度为80℃，所需电源为DC12v，平均功率为48w。
8.根据权利要求1所述的一种离网型蓄能光伏制氢路灯，其特征在于：所述的DC-DC变换器为boost电路是由电容、电感、MOSFET、开关管组成，是对太阳能光伏电池进行升压以满足制氢装置工作条件。
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