CN113339081A - 一种利用反应中水汽和氢气燃烧火力发电的一体化金属空气电池 - Google Patents

一种利用反应中水汽和氢气燃烧火力发电的一体化金属空气电池 Download PDF

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Abstract

本本发明的目的是提供一种利用反应中水汽和氢气燃烧火力发电的一体化金属空气电池，充分利用金属空气电池内部潜在热能和氢气进行发电，将电解液箱所产生的高温水汽和氢气进行收集并利用气体直流发电机进行发电，发电后的气体再经过冷凝，分解出水和干燥氢气，并用该氢气进行燃烧加热水，再次产生高温水蒸汽进入气体直流发电机，进行双次利用，将所发的电再用于负载，极大减少了能源的损耗。

Description

一种利用反应中水汽和氢气燃烧火力发电的一体化金属空气 电池
技术领域
本发明属于技术领域，具体涉及一种利用反应中水汽和氢气燃烧火力发电的一体化金属空气电池。
背景技术
金属空气电池在工作时会释放热量，热量不断地加热电解液和电池内部环境，导致电解液加速挥发，产生大量高温水汽。金属空气电池在反应过程中产生的热能特别大，有的系统能加热电解液温度超过120℃，结构上，电堆、电解液箱、泵、散热器依次首尾相连通，随着反应的进行，内部气体温度不断上升，形成一股大的热能。高温水汽中夹杂着大量氢气，氢气燃烧又会释放大量热量。
目前，并无相关专利涉及高温水汽与氢气燃料能量利用。基于此，需提出利用反应中水汽和氢气燃烧火力发电的一体化金属空气电池系统，充分利用金属空气电池内部潜在热能和氢气燃烧能量。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用反应中水汽和氢气燃烧火力发电的一体化金属空气电池，充分利用金属空气电池内部潜在热能和氢气进行发电。
一种利用反应中水汽和氢气燃烧火力发电的一体化金属空气电池，包括电堆、电解液箱、泵、散热器，所述电堆、电解液箱、泵、散热器依次首尾相连通，所述电堆接负载，还包括气体直流发电机、冷凝器、燃烧器、水箱、泵，所述电解液箱顶部开有通气孔，所述通气孔与气体直流发电机的进气端连通，所述气体直流发电机的排气端与冷凝器的进气端连通，所述冷凝器顶部设置有电磁阀，所述冷凝器的底部开设有排液孔，所述燃烧器包括位于上层的加热区、位于下层的集液区，所述加热区用于盛水被氢气燃烧加热，所述集液区用于收集氢气燃烧时产生的水，所述集液区侧面分别设置有打火器、进氧窗和加氢口，所述加热区顶部分别开设有加液口和出气口，所述冷凝器顶部的电磁阀与集液区的加氢口连通，所述冷凝器底部的排液孔与水箱连通，所述水箱的第一出口通过泵与加热区的加液口连通，所述加热区的出气口与气体直流发电机的进气端连通。
所述集液区的底部开设有出液口，所述出液口与水箱连通。
所述水箱的第二出口与电解液箱连通。
所述电解液箱顶部的通气孔与气体直流发电机的进气端之间设置有第一单向阀，所述第一单向阀的方向为从电解液箱到气体直流发电机。
还包括第二单向阀，所述第二单向阀设置在燃烧器的出气口与第一单向阀和气体直流发电机进气端之间，所述第二单向阀的方向为从燃烧器到气体直流电机。
所述气体直流发电机接负载。
还包括电量收集模块，所述电量收集模块用于收集气体直流发电机所发电量。
本发明的有益效果为：将电解液箱所产生的高温水汽和氢气进行收集并利用气体直流发电机进行发电，发电后的气体再经过冷凝，分解出水和干燥氢气，并用该氢气进行燃烧加热水，再次产生高温水蒸汽进入气体直流发电机，进行双次利用，将所发的电再用于负载，极大减少了能源的损耗。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
图2是本发明加热器的结构示意图。
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。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所示，本发明包括电堆、电解液箱、泵、散热器，所述电堆、电解液箱、泵、散热器依次首尾相连通，所述电堆接负载，还包括气体直流发电机、冷凝器、燃烧器、水箱、泵，所述电解液箱顶部开有通气孔，所述通气孔与气体直流发电机的进气端连通，所述气体直流发电机的排气端与冷凝器的进气端连通，所述冷凝器顶部设置有电磁阀，所述冷凝器的底部开设有排液孔，所述燃烧器包括位于上层的加热区1、位于下层的集液区2，所述加热区1用于盛水9被氢气燃烧加热，所述集液区2用于收集氢气燃烧时产生的水，所述集液区2侧面分别设置有打火器3、进氧窗4和加氢口5，所述加热区1顶部分别开设有加液口6和出气口7，所述冷凝器顶部的电磁阀与集液区2的加氢口5连通，所述冷凝器底部的排液孔与水箱连通，所述水箱的第一出口通过泵与加热区1的加液口6连通，所述加热区1的出气口7与气体直流发电机的进气端连通。
所述集液区2的底部开设有出液口8，所述出液口8与水箱连通。
所述水箱的第二出口与电解液箱连通。
所述电解液箱顶部的通气孔与气体直流发电机的进气端之间设置有第一单向阀，所述第一单向阀的方向为从电解液箱到气体直流发电机。
还包括第二单向阀，所述第二单向阀设置在燃烧器的出气口7与第一单向阀和气体直流发电机进气端之间，所述第二单向阀的方向为从燃烧器到气体直流电机。
所述气体直流发电机接负载。
还包括电量收集模块，所述电量收集模块用于收集气体直流发电机所发电量。
在电解液箱顶部开通气孔，通气孔出来的是高温高压水汽和氢气，经第一单向阀后连接至气体直流发电机，经过气体直流发电机后，气体压力下降，成分不变，接着进入冷凝器，其中高温水汽遇冷变成液态水，进入水箱，而干燥后的氢气进入燃烧器底部燃烧，燃烧生成水再次进入水箱，水箱中的水9经泵进入燃烧器上层加热区1，上层加热区1中的水9被底部的燃烧氢气加热变成蒸气，经第二单向阀进入气体直流发电机，在水汽作用下，气体直流发电机工作对外输出电能，与电堆共同对外供应负载用电。
系统中发电途径有三条：一条为金属空气电池利用化学反应发电；一条为金属空气电池反应过程中产生高温水汽和氢气带动气体直流发电机发电；一条为经冷凝处理后的氢气通过燃烧释放内能转化成水蒸气热能再带动气体直流电机发电。
系统中水路有四条，一条为冷凝器冷凝成的液态水，进入水箱；一条为燃烧器底部氢气和氧气燃烧生成的水进入水箱；一条为水箱内的水进入燃烧器上层被加热，进入气体直流发电机；一条为水箱内的水进入电解液箱，补充金属空气电池工作过程中的水分消耗。
系统中对外电路有两条，一条为金属空气电池化学反应对外供电，一条为气体直流发电机输出对外供电。
如图2所示，燃烧器包括下层集液区2、上层加热区1、加氢口5、进氧窗4、出气口7、加液口6、出液口8、打火器3；集液区2用于收集氢气燃烧时产生的水，加热区1用于盛水被氢燃烧加热，加氢口5用于氢气接入燃烧器，进氧窗4用于燃烧时氧气供应，出气口7用于加热水蒸气外出，加液口6用于添加液体，出液口8用于氢气燃烧时产生的水外出，打火器3采用热电池自动打火装置或者采用压电材料手动打火，如家用煤气灶。
本发明通过将电解液箱所产生的高温水汽和氢气进行收集并利用气体直流发电机进行发电，发电后的气体再经过冷凝，分解出水和干燥氢气，并用该氢气进行燃烧加热水，再次产生高温水蒸汽进入气体直流发电机，进行双次利用，将所发的电再用于负载，极大减少了能源的损耗。

Claims (7)

1.一种利用反应中水汽和氢气燃烧火力发电的一体化金属空气电池，包括电堆、电解液箱、泵、散热器，所述电堆、电解液箱、泵、散热器依次首尾相连通，所述电堆接负载，其特征在于：还包括气体直流发电机、冷凝器、燃烧器、水箱、泵，所述电解液箱顶部开有通气孔，所述通气孔与气体直流发电机的进气端连通，所述气体直流发电机的排气端与冷凝器的进气端连通，所述冷凝器顶部设置有电磁阀，所述冷凝器的底部开设有排液孔，所述燃烧器包括位于上层的加热区、位于下层的集液区，所述加热区用于盛水被氢气燃烧加热，所述集液区用于收集氢气燃烧时产生的水，所述集液区侧面分别设置有打火器、进氧窗和加氢口，所述加热区顶部分别开设有加液口和出气口，所述冷凝器顶部的电磁阀与集液区的加氢口连通，所述冷凝器底部的排液孔与水箱连通，所述水箱的第一出口通过泵与加热区的加液口连通，所述加热区的出气口与气体直流发电机的进气端连通。
2.根据权利要求1所述的一种利用反应中水汽和氢气燃烧火力发电的一体化金属空气电池，其特征在于：所述集液区的底部开设有出液口，所述出液口与水箱连通。
3.根据权利要求1所述的一种利用反应中水汽和氢气燃烧火力发电的一体化金属空气电池，其特征在于：所述水箱的第二出口与电解液箱连通。
4.根据权利要求1所述的一种利用反应中水汽和氢气燃烧火力发电的一体化金属空气电池，其特征在于：所述电解液箱顶部的通气孔与气体直流发电机的进气端之间设置有第一单向阀，所述第一单向阀的方向为从电解液箱到气体直流发电机。
5.根据权利要求4所述的一种利用反应中水汽和氢气燃烧火力发电的一体化金属空气电池，其特征在于：还包括第二单向阀，所述第二单向阀设置在燃烧器的出气口与第一单向阀和气体直流发电机进气端之间，所述第二单向阀的方向为从燃烧器到气体直流电机。
6.根据权利要求1所述的一种利用反应中水汽和氢气燃烧火力发电的一体化金属空气电池，其特征在于：所述气体直流发电机接负载。
7.根据权利要求1所述的一种利用反应中水汽和氢气燃烧火力发电的一体化金属空气电池，其特征在于：还包括电量收集模块，所述电量收集模块用于收集气体直流发电机所发电量。
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