CN114241869B - 一种碳中和教学演示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳中和教学演示装置，涉及教学设备制造技术领域，包括集成模块(1)、光伏光热模块(2)、储能模块(3)、耗能模块(4)和换热模块(5)，其中，所述光伏光热模块(2)、储能模块(3)、耗能模块(4)和换热模块(5)通过所述集成模块(1)连接为整体。本发明让光伏光热紧密结合，光热部件可以为光伏部件提供支撑，同时光热部件工作可以带走光伏部件周围的高温，保护了光伏部件的使用寿命。本发明的碳中和教学演示装置结构简单、体积小，便于携带，便于学校开展碳中和教学实验，特别是中小学开展碳中和教学实验或光伏光热教学实验。
Description
技术领域
本发明涉及教学设备制造技术领域，尤其涉及一种碳中和教学演示装置。
背景技术
全球变暖是人类的行为造成地球气候变化的后果。“碳”就是石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源。“碳”耗用得多，导致地球暖化的元凶“二氧化碳”也制造得多。随着人类的活动，全球变暖也在改变着人们的生活方式，带来越来越多的问题。
世界气象组织发布的《2020年全球气候状况》报告显示，2020年是有气象记录以来三个最暖年份之一。2020年6月，北极圈内的一个西伯利亚小镇达到了38℃的高温！这是北极圈内有气象记录以来的最高温度。其实，不只是北极，2020年全球平均气温比工业化前上升了大约1.2℃，气温的上升速度远远超出预期。
在各种减少碳排放达到碳中和的可再生能源的利用中，太阳能是最节能环保的一种能源。太阳能利用方式主要有光热转换及光电转换两种，目前这两种太阳能转化利用技术已经相对比较成熟，市面上开始出现太能能光伏光热一体化装置，但是缺少专门用于学校碳中和教学演示用的太能能光伏光热一体化装置。
中国发明专利CN103606325A公开了一种太阳能光伏发电综合实验平台，开展太阳能光伏发电系统的实验提供各种必要条件，但是其无法用于光热应用方面的教学和研究；中国实用新型专利CN204102444U公开了太阳能光热实验平台，适用于太阳能光热的教学和研究，但是其无法用于光伏发电方面的教学和研究。中国发明专利CN108109459A公开了可移动式光伏光热一体化实验实训系统，可以在室内进行模拟光伏光热一体化系统实验，也可以移动到室外进行实际环境光伏光热一体化系统实验，但是其光伏模块和光热模块是相对独立的，且系统比较复杂和设备偏大，不方便移动，不利于日常教学的使用。
因此，有必要对现有技术进行改进以解决上述技术问题，我们提出了光伏光热燃料电池一体化的教学技术问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有教学装置系统复杂和设备偏大，光伏光热不能够紧密结合的进行教学演示。
为实现上述目的，本发明提供了一种碳中和教学演示装置，包括集成模块、光伏光热模块、储能模块、耗能模块和换热模块，其中，所述光伏光热模块、储能模块、耗能模块和换热模块通过所述集成模块连接为整体。整体结构紧凑、体积小，便于携带。
进一步地，所述集成模块包括：
显示部件，显示装置状态参数，包括电压、电流、储电量、设备功率、温度等；
耗能模块开关，控制耗能模块工作；
储能模块充能开关，控制储能模块进行充能；
储能模块放能开关，控制储能模块进行放能；
指示灯，指示光伏光热模块是否工作，当有热光源照射时光伏电池片工作，指示灯亮；
电源接口，为外部设备充电；
换热部件，用于为换热模块提供热源。
进一步地，所述电源接口为USB形式接口，可以为手机、充电宝等充电。
进一步地，所述光伏光热模块包括：
光伏电池片，热光源照射时为所述碳中和教学演示装置提供电能；
导热管，热光源照射时为所述换热部件体用热源，同时为所述光伏电池片降温；
真空管，为所述光伏电池片和所述导热管提供真空环境减少热量损耗。
进一步地，所述光伏电池片采用并联模式，控制电流电压输出功率。
进一步地，所述耗能模块为电风扇。
进一步地，所述储能模块为可逆燃料电池，所述可逆燃料电池包括燃料电池本体、储氧部件和储氢部件，所述储氧部件和储氢部件分别通过导管与所述燃料电池本体连接，当储能时，光伏产生的电能为燃料电池本体提供能源，将燃料电池内的水电解为氧气和氢气，分别储存在储氧部件和储氢部件中，当放能时，储存在储氧部件和储氢部件中的氧气和氢气在燃料电池中合成水，放出电量，为耗能模块提供电能。
进一步地，所述换热模块为盲管杯，用所述换热部件传递来的热量加热盲管杯中液体。
进一步地，还包括温度报警模块，所述温度报警模块包括：
温控开关，位于所述导热管端部外侧，当导热管温度超过阈值时关闭，接通所述温度报警模块；
报警器，当所述温度报警模块接通时进行报警。
进一步地，还包括支撑模块，其中，所述支撑模块包括支撑腿、折叠撑和尾部保护套；
所述支撑腿上部连接所述集成模块，下部支撑于地面；所述折叠撑连接所述支撑腿中间和所述光伏光热模块中间；所述尾部保护套套在所述光伏光热模块下部。
本发明的碳中和教学演示装置将光伏光热紧密结合，而不是简单的让光伏、光热试验设备集成在一个实验台上，本发明在工作时，光热部件可以为光伏部件提供支撑，同时光热部件工作可以带走光伏部件周围的高温，保护了光伏部件的使用寿命，产生了意想不到的效果。
本发明的碳中和教学演示装置结构简单、体积小，便于携带，便于学校开展碳中和教学实验，特别是中小学开展碳中和教学实验或光伏光热教学实验。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的整体结构示意图；
图2是本发明的一个较佳实施例的内部电路连接示意图。
其中，1、集成模块；101、显示部件；102、耗能模块开关；103、储能模块充能开关；104、储能模块放能开关；105、指示灯；106、电源接口；107、换热部件；
2、光伏光热模块；201、光伏电池片；202、导热管；203、真空管；204、温度感应部件；
3、储能模块；301燃料电池本体；302储氧部件；303、储氢部件；
4、耗能模块；
5、换热模块；
6、温度报警模块；601、温控开关；602、报警器；
7、支撑模块；701、支撑腿；702、折叠撑；703、尾部保护套。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1所示，一种碳中和教学演示装置，包括集成模块1、光伏光热模块2、储能模块3、耗能模块4和换热模块5，其中，所述光伏光热模块2、储能模块3、耗能模块4和换热模块5通过所述集成模块1连接为整体。整体结构简单、体积小，便于携带，便于学校开展碳中和教学实验，特别是中小学开展碳中和教学实验或光伏光热教学实验。
如图1所示，集成模块1为立方体形状，在另外的实施例中，集成模块1还可以为圆柱体或多棱台体。
如图1所示，集成模块1包括显示部件101，可以是液晶显示器，也可以是机械式仪表，用于显示装置状态参数，包括电压、电流、储电量、设备功率、温度等工作参数；
如图1和图2所示，集成模块1包括耗能模块开关102，用于控制耗能模块4工作，当耗能模块开关102按下时，电路接通，耗能模块开始工作；当耗能模块开关102弹起时，电路断路，耗能模块停止工作；
如图1所示，集成模块1包括储能模块充能开关103和储能模块放能开关104，控制储能模块3进行充放能；
如图1和图2所示，集成模块1包括指示灯105，指示光伏光热模块2是否工作，当热光源照射时，光伏光热模块2工作，指示灯105亮起；
如图1和图2所示，集成模块1包括电源接口106，为外部设备充电，在本实施例中，电源接口106为USB形式接口，为外部设备提供2路5V的USB接口，可以为手机、平板电脑和充电宝等设备充电；
如图1所示，集成模块1还包括换热部件107，本实施例中，换热部件107为向上凸起的导热管尾部接头，与光伏光热模块2中导热管202连接，将热量传递给换热模块5，为换热模块5提供热源，用于加热将用于换热模块5中的液体。
如图1和图2所示，本实施例中光伏光热模块2包括光伏电池片201、导热管202、真空管203和温度感应部件204。其中，热光源照射时，光伏电池片201为实施例碳中和教学演示装置提供电能，保证教学演示试验的进行，室外教学时，热光源可以直接采用太阳光，室内教学时，可以用高温钠灯等灯具代替阳光；本实施例中，采用了光伏电池片201电路串并联连接，但在真空管203中是延导热管202上下布置；导热管202不仅为光伏部件提供支撑，同时导热管202工作可以带走光伏电池片201周围的高温，保护了光伏电池片201的使用寿命，产生了意想不到的效果；导热管的材料为金属，可以是金属铜纯金属，也可以是合金铜等合金金属；真空管为直径50-100mm的玻璃管，尾部收缩，设备安装结束后，对玻璃管进行抽真空，真空度为10-10-2Pa，形成真空工作环境。温度感应部件204，位于导热管202端部外侧，用于感应导热管202温度，给显示部件(101)提供温度参数，本实施例中，温度感应部件204为温度传感器，。
如图1所示，在本实施例中，耗能模块4为小功率电风扇，电风扇的额定电压为5V，额定功率为2W。
为显示电风扇处于工作状态，在电风扇出风口处帮上飘带，当电风扇处于工作状态时，飘带在电风扇出风的带动下随风飘动，飘带可以为丝带或布条。
如图1所示，本实施例中，储能模块3为可逆燃料电池，包括燃料电池本体301、储氧部件302和储氢部件303，储氧部件302和储氢部件303分别通过导管与燃料电池本体301连接。燃料电池是一种直接将燃料中的化学能转化为电能的新型能源设备，因为不需要燃烧反应，也就没有热机的“卡诺循环效应”，可以具有很高的能量利用效率。燃料电池中以氢氧燃料电池最具发展潜力，因为氢气的能量密度大，燃料电池它的原料为氢气和氧气，反应产物是水，对环境很友好。本实施例中可逆燃料电池采用先进的质子交换膜技术，其可以作为燃料电池使用，也可以逆向作为电解池制取氢气和氧气，其结构包括：阳极、阴极、质子交换膜。
当处于燃料电池模式时，输出功率为1w，其内部会发生以下反应：
阴极：4e-+4H++O2→2H2O
阳极：2H2→4e-+4H+
完全反应：2H2+O2→2H2O
当处于电解池模式时，制氢速率为20ml/min，制氧速率为20ml/min，其内部会发生以下反应：
阴极：4e-+4H+→2H2
阳极：4OH-→2H2O+4e-+O2
完全反应：2H2O→2H2+O2
如图1所示，本实施例中换热模块5为盲管杯，套在向上凸起的导热管尾部接头上，用光伏光热模块2中导热管202吸收的热量加热盲管杯中的液体，液体可以为水或油。
如图1和图2所示，本发明还包括有温度报警模块6，包括温控开关601和报警器602，其中温控开关601位于导热管202端部外侧，当导热管202温度超过阈值时关闭，接通所述温度报警模块6，此时报警器602开始报警，本实施例中，温度阈值为75℃。
如图1所示，本发明还包括有还包括支撑模块7，包括支撑腿701、折叠撑702和尾部保护套703；其中，支撑腿701上部连接集成模块1，下部支撑于地面；折叠撑702连接支撑腿701中间和光伏光热模块2中间，当本发明收起时，折叠撑702折起，支撑腿701和光伏光热模块2靠在一起，方便携带和移动；尾部保护套703套在光伏光热模块2下部，即能起到支撑作用，又能起到保护光伏光热模块2的真空管的作用。
本发明的碳中和教学演示装置将光伏光热紧密结合，而不是简单的讲光伏、光热试验设备集成在一个实验台上，本发明在工作时，光热部件可以为光伏部件提供支撑，同时光热部件工作可以带走光伏部件周围的高温，保护了光伏部件的使用寿命，产生了意想不到的效果。本发明的碳中和教学演示装置结构简单、体积小，便于携带，便于学校开展碳中和教学实验，特别是中小学开展碳中和教学实验或光伏光热教学实验。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种碳中和教学演示装置，其特征在于，包括集成模块(1)、光伏光热模块(2)、储能模块(3)、耗能模块(4)和换热模块(5)，其中，所述光伏光热模块(2)、储能模块(3)、耗能模块(4)和换热模块(5)通过所述集成模块(1)连接为整体；
所述集成模块(1)包括：
显示部件(101)，显示装置状态参数；
耗能模块开关(102)，控制耗能模块(4)工作；
储能模块充能开关(103)，控制储能模块(3)进行充能；
储能模块放能开关(104)，控制储能模块(3)进行放能；
指示灯(105)，指示光伏光热模块(2)是否工作；
电源接口(106)，为外部设备充电；
换热部件(107)，用于为换热模块(5)提供热源；
所述光伏光热模块(2)包括：
光伏电池片(201)，热光源照射时为所述碳中和教学演示装置提供电能；
导热管(202)，热光源照射时为所述换热部件(107)提供热源，同时为所述光伏电池片(201)降温；
真空管(203)，为所述光伏电池片(201)和所述导热管(202)提供真空环境；
温度感应部件(204)，位于所述导热管(202)端部外侧，用于感应所述导热管(202)温度，给所述显示部件(101)提供温度参数；
所述光伏电池片(201)在所述真空管(203)中延所述导热管(202)上下布置；
本装置还包括支撑模块(7)，其中，所述支撑模块(7)包括支撑腿(701)、折叠撑(702)和尾部保护套(703)；所述支撑腿(701)上部连接所述集成模块(1)，下部支撑于地面；所述折叠撑(702)连接所述支撑腿(701)中间和所述光伏光热模块(2)中间；当本装置收起时，所述折叠撑(702)折起，所述支撑腿(701)和光伏光热模块(2)靠在一起，方便携带和移动；所述尾部保护套(703)套在所述光伏光热模块(2)下部。
2.如权利要求1所述的碳中和教学演示装置，其特征在于，所述电源接口(106)为USB形式接口。
3.如权利要求1所述的碳中和教学演示装置，其特征在于，所述光伏电池片(201)采用并联模式。
4.如权利要求1所述的碳中和教学演示装置，其特征在于，所述耗能模块(4)为电风扇；所述电风扇出风口处绑有飘带，用于显示所述电风扇是否处于工作状态。
5.如权利要求1所述的碳中和教学演示装置，其特征在于，所述储能模块(3)为可逆燃料电池，所述可逆燃料电池包括燃料电池本体(301)、储氧部件(302)和储氢部件(303)，所述储氧部件(302)和储氢部件(303)分别通过导管与所述燃料电池本体(301)连接。
6.如权利要求1所述的碳中和教学演示装置，其特征在于，所述换热模块(5)为盲管杯，用所述换热部件(107)传递来的热量加热盲管杯中液体。
7.如权利要求1～6任一所述的碳中和教学演示装置，其特征在于，还包括温度报警模块(6)，所述温度报警模块(6)包括：
温控开关(601)，位于所述导热管(202)端部外侧，当导热管(202)温度超过阈值时关闭，接通所述温度报警模块(6)；
报警器(603)，当所述温度报警模块(6)接通时进行报警。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100913248B1 (ko) * | 2009-01-30 | 2009-08-24 | (주)우선제어 | 교육용 태양광 발전 실험장치 |
| CN202422526U (zh) * | 2011-12-27 | 2012-09-05 | 衢州中等专业学校 | 太阳能发电系统展示板 |
| CN103426343A (zh) * | 2013-09-03 | 2013-12-04 | 安徽工业大学 | 一种光伏研究工作台与房屋模型一体化实验系统 |
| CN204102413U (zh) * | 2014-11-05 | 2015-01-14 | 安徽理工大学 | 一种光强和角度对光伏发电影响的实验仪器 |
| CN105719543A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-06-29 | 天津中德应用技术大学 | 可移动式光伏光热一体化实验实训系统 |
| CN105987520A (zh) * | 2015-02-06 | 2016-10-05 | 上海美福新能源有限公司 | 一种真空管式太阳能光伏光热一体化组件 |
| CN207095050U (zh) * | 2017-07-11 | 2018-03-13 | 上海美福新能源有限公司 | 一种高效太阳能真空管 |
| CN108335595A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-07-27 | 天津中德应用技术大学 | 模块式太阳能光电光热一体化系统实验装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105552152B (zh) * | 2016-02-29 | 2017-12-05 | 珠海格力电器股份有限公司 | 光伏组件、光伏光热一体化组件及其制造方法 |
-
2021
- 2021-12-15 CN CN202111536703.2A patent/CN114241869B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100913248B1 (ko) * | 2009-01-30 | 2009-08-24 | (주)우선제어 | 교육용 태양광 발전 실험장치 |
| CN202422526U (zh) * | 2011-12-27 | 2012-09-05 | 衢州中等专业学校 | 太阳能发电系统展示板 |
| CN103426343A (zh) * | 2013-09-03 | 2013-12-04 | 安徽工业大学 | 一种光伏研究工作台与房屋模型一体化实验系统 |
| CN204102413U (zh) * | 2014-11-05 | 2015-01-14 | 安徽理工大学 | 一种光强和角度对光伏发电影响的实验仪器 |
| CN105987520A (zh) * | 2015-02-06 | 2016-10-05 | 上海美福新能源有限公司 | 一种真空管式太阳能光伏光热一体化组件 |
| CN105719543A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-06-29 | 天津中德应用技术大学 | 可移动式光伏光热一体化实验实训系统 |
| CN207095050U (zh) * | 2017-07-11 | 2018-03-13 | 上海美福新能源有限公司 | 一种高效太阳能真空管 |
| CN108335595A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-07-27 | 天津中德应用技术大学 | 模块式太阳能光电光热一体化系统实验装置 |
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