CN114990577A - 一种新能源海水制氢装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及氢气制备技术领域，特别是涉及一种新能源海水制氢装置及方法，该装置包括浮板，浮板边部设有若干第一发电组件，浮板边角处设有若干第二发电组件，第一发电组件和第二发电组件均电性连接有蓄电池，蓄电池底部与浮板顶面固接，浮板顶面固接有淡化组件、水泵和电解组件，淡化组件与水泵连通，电解组件与淡化组件连通，电解组件与蓄电池电性连接。本发明可以达到通过海水中的波浪能来为氢气制备提供能源来降低生产成本的目的。

Description

一种新能源海水制氢装置及方法
技术领域
本发明涉及氢气制备技术领域，特别是涉及一种新能源海水制氢装置及方法。
背景技术
随着化石能源的巨大消耗和环境的严重污染，可再生能源越来越受到世界各国的关注，风能成为最具竞争力的新能源之一。相比陆上风电，海上风电不仅不占用土地资源，而且能量丰富、出力稳定、利用率高，已成为世界风电发展的新方向。现有技术中对于氢气的制备通常采用电网中的电能，成本较高，对于制备氢气所用的水通常为海水，而海水中蕴藏的波浪能无穷无尽，并且可再生，如何通过海水中的波浪能来为氢气的制备提供能源，达到降低生产成本的效果成为了亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种新能源海水制氢装置及方法，以解决上述问题，达到通过海水中的波浪能来为氢气制备提供能源来降低生产成本的目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种新能源海水制氢装置，包括浮板，所述浮板边部设有若干第一发电组件，所述浮板边角处设有若干第二发电组件，所述第一发电组件和所述第二发电组件均电性连接有蓄电池，所述蓄电池底部与所述浮板顶面固接，所述浮板顶面固接有淡化组件、水泵和电解组件，所述淡化组件与所述水泵连通，所述电解组件与所述淡化组件连通，所述电解组件与所述蓄电池电性连接。
优选的，所述第一发电组件包括若干并排设置的第一支架，所述第一支架端部与所述浮板边部固接，所述第一支架远离所述浮板一端转动连接有同一第一转轴，所述第一转轴中部传动连接有第一发电机，所述第一发电机与所述蓄电池电性连接，所述第一转轴侧壁固接有若干第一发电部。
优选的，所述第一发电部包括棘轮，所述棘轮中部与所述第一转轴固接，所述棘轮外壁转动连接有转动盘，所述转动盘内壁铰接有棘齿，所述棘齿远离所述转动盘一端与所述棘轮外壁卡接，所述转动盘外壁固接有浮体，所述浮体截面为弧形结构。
优选的，所述第一转轴中部固接有第一同步轮，所述第一发电机转轴固接有第二同步轮，所述第二同步轮通过同步带与所述第一同步轮传动连接。
优选的，所述第二发电组件包括连杆，所述连杆一端与所述浮板顶面转动连接，所述连杆另一端转动连接有浮盘，所述连杆底部传动连接有第二发电部。
优选的，所述第二发电部包括开设在所述浮板中部的滑槽，所述滑槽内部滑动连接有滑块，所述滑块靠近所述浮板一端铰接有铰接杆，所述铰接杆远离所述滑块一端铰接有大齿轮，所述大齿轮中部与所述浮板转动连接，所述大齿轮边部啮合连接有小齿轮，所述小齿轮中部固接有第二发电机，所述第二发电机与所述蓄电池电性连接，所述滑块远离所述浮板一端固接有滑动轴，所述连杆底部固接有导向杆，所述导向杆中部与所述滑动轴滑动连接。
优选的，所述淡化组件包括杂质过滤器，所述杂质过滤器底部与所述浮板顶面固接，所述杂质过滤器顶部与所述水泵连通，所述杂质过滤器底部连通有活性炭过滤器，所述活性炭过滤器底部连通有旋转桶，所述旋转桶外侧套设有外壳，所述外壳与所述旋转桶之间形成夹层，所述夹层与所述电解组件连通，所述外壳底部固接有电机，所述电机输出轴与所述旋转桶固接，所述旋转桶外壁固接有若干条形支架，所述条形支架固接有反渗透膜。
优选的，所述电解组件包括箱体，所述箱体底部与所述浮板固接，所述箱体侧壁与所述夹层连通，所述箱体中部设有隔膜，所述隔膜将所述箱体分隔成两部分，所述箱体顶部固接有阳极电极和阴极电极，所述阳极电极和所述阴极电极分别与所述蓄电池电性连接，所述阳极电极和所述阴极电极分别位于所述隔膜两侧，所述箱体顶壁开设有氧气出口和氢气出口，所述氧气出口和所述氢气出口分别位于所述隔膜两侧。
一种新能源海水制氢方法，通过第一发电组件和第二发电组件的运转获得电能，将电能储存在蓄电池中，通过蓄电池中的电能为电解组件供能产生氢气。
本发明具有如下技术效果：第一发电组件和第二发电组件通过收集波浪能，将波浪能转化为电能，同时第二发电组件有利于整体装置的稳定，产生的电能储存在蓄电池中，通过蓄电池向电解组件和水泵供电，使水泵将海水抽到淡化组件中，淡化组件对海水进行淡化，淡化后的海水进入到电解组件中，电解组件将海水电解产生氢气，整体装置在制备氢气过程中完全依靠海水中的波浪能来获得能源，无需外部能源的补充，起到了节约能源降低成本的效果。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明俯视图；
图2为本发明浮体剖视图；
图3为本发明第二发电组件剖视图；
图4为本发明淡化组件结构示意图；
图5为本发明电解组件结构示意图；
图6为本发明旋转桶结构示意图；
图7为本发明实施例2结构示意图；
其中，1、浮板；2、淡化组件；3、水泵；4、电解组件；5、第一铰接座；6、第一铰接轴；7、连杆；8、第二铰接座；9、第二铰接轴；10、浮盘；11、第一支架；12、浮体；13、第一转轴；14、第一同步轮；15、同步带；16、第二同步轮；17、第一发电机；18、转动盘；19、棘轮；20、棘齿；21、导向杆；22、滑动轴；23、滑块；24、滑槽；25、铰接杆；26、大齿轮；27、小齿轮；28、蓄电池；201、杂质过滤器；202、活性炭过滤器；203、电机；204、旋转桶；205、夹层；206、反渗透膜；207、条形支架；208、外壳；401、箱体；402、阳极电极；403、隔膜；404、阴极电极；405、氧气出口；406、氢气出口。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
参照图1-6，本实施例提供一种新能源海水制氢装置，包括浮板1，浮板1边部设有若干第一发电组件，浮板1边角处设有若干第二发电组件，第一发电组件和第二发电组件均电性连接有蓄电池28，蓄电池28底部与浮板1顶面固接，浮板1顶面固接有淡化组件2、水泵3和电解组件4，淡化组件2与水泵3连通，电解组件4与淡化组件2连通，电解组件4与蓄电池28电性连接。
第一发电组件和第二发电组件通过收集波浪能，将波浪能转化为电能，同时第二发电组件有利于整体装置的稳定，产生的电能储存在蓄电池28中，通过蓄电池28向电解组件4和水泵3供电，使水泵3将海水抽到淡化组件2中，淡化组件2对海水进行淡化，淡化后的海水进入到电解组件4中，电解组件4将海水电解产生氢气，整体装置在制备氢气过程中完全依靠海水中的波浪能来获得能源，无需外部能源的补充，起到了节约能源降低成本的效果。
进一步优化方案，第一发电组件包括若干并排设置的第一支架11，第一支架11端部与浮板1边部固接，第一支架11远离浮板1一端转动连接有同一第一转轴13，第一转轴13中部传动连接有第一发电机17，第一发电机17与蓄电池28电性连接，第一转轴13侧壁固接有若干第一发电部。第一支架11起到支撑作用，用于连接浮板1和第一转轴13，波浪带动第一发电部运动，第一发电部将波浪能转化为第一转轴13的转动，第一转轴13带动第一发电机17转动，从而使第一发电机17发电，并将电能储存在蓄电池28中。
进一步优化方案，第一发电部包括棘轮19，棘轮19中部与第一转轴13固接，棘轮19外壁转动连接有转动盘18，转动盘18内壁铰接有棘齿20，棘齿20远离转动盘18一端与棘轮19外壁卡接，转动盘18外壁固接有浮体12，浮体12截面为弧形结构。当波浪起伏时会带动浮体12做上下方向的摆动，浮体12侧壁与第一支架11转动连接，浮体12向上摆动时，通过转动盘18带动棘齿20运动，棘齿20拨动棘轮19转动，棘轮19带动其中部的第一转轴13，第一转轴13带动第一发电机17发电，棘轮19和棘齿20的配合可防止第一转轴13倒转。
进一步优化方案，第一转轴13中部固接有第一同步轮14，第一发电机17转轴固接有第二同步轮16，第二同步轮16通过同步带15与第一同步轮14传动连接。第一转轴13的转动带动第一同步轮14转动，第一同步轮14通过同步带15将动力传递至第二同步轮16，第二同步轮16带动第一发电机17转动发电。
进一步优化方案，第二发电组件包括连杆7，连杆7一端与浮板1顶面转动连接，连杆7另一端转动连接有浮盘10，连杆7底部传动连接有第二发电部。连杆7为弧形结构，连杆7一端固接有第一铰接轴6，浮板1顶面固接有第一铰接座5，第一铰接座5与第一铰接轴6转动连接，连杆7另一端固接有第二铰接轴9，浮盘10中部固接有第二铰接座8，第二铰接座8与第二铰接轴9转动连接。波浪的起伏带动浮盘10起伏，浮盘10带动连杆7绕第一铰接座5转动，第二发电组件等间隔的布置在浮板1边角处，由于浮盘10与水体接触面积较大，浮盘10起到稳定整体装置的作用，防止过大的波浪将浮板1打翻，由于浮盘10与连杆7铰接，可使浮盘10与海面紧贴，适应海面起伏使的角度变化，具有一定的缓解波浪冲击整体装置的作用。
进一步优化方案，第二发电部包括开设在浮板1中部的滑槽24，滑槽24内部滑动连接有滑块23，滑块23靠近浮板1一端铰接有铰接杆25，铰接杆25远离滑块23一端铰接有大齿轮26，大齿轮26中部与浮板1转动连接，大齿轮26边部啮合连接有小齿轮27，小齿轮27中部固接有第二发电机(图中未画出)，第二发电机与蓄电池28电性连接，滑块23远离浮板1一端固接有滑动轴22，连杆7底部固接有导向杆21，导向杆21中部与滑动轴22滑动连接。当连杆7做上下摆动时，连杆7带动其下方的滑动轴22上下运动，通过滑动轴22在导向杆21内部的滑动，以及滑槽24对滑块23的限位作用，使得导向杆21带动滑块23做直线往复运动，滑块23通过铰接杆25带动大齿轮26做曲柄连杆运动，使大齿轮26转动，大齿轮26带动小齿轮27转动，小齿轮27带动第二发电机转动发电。
进一步优化方案，淡化组件2包括杂质过滤器201，杂质过滤器201底部与浮板1顶面固接，杂质过滤器201顶部与水泵3连通，杂质过滤器201底部连通有活性炭过滤器202，活性炭过滤器202底部连通有旋转桶204，旋转桶204外侧套设有外壳208，外壳208与旋转桶204之间形成夹层205，夹层205与电解组件4连通，外壳208底部固接有电机203，电机203输出轴与旋转桶204固接，旋转桶204外壁固接有若干条形支架207，条形支架207固接有反渗透膜206。杂质过滤器201内设有有若干滤网(图中未画出)，滤网将海水中大颗粒杂质过滤掉，活性炭过滤器202内设有活性炭包(图中未画出)，活性炭包将海水中的小颗粒物和异味进行吸附，净化水质，净化后的海水进入到旋转桶204中，旋转桶204的侧壁通过条形支架207固接有反渗透膜206，当电机203带动旋转桶204旋转时，在离心力的作用下旋转桶204内的海水经过反渗透膜206进入到夹层205中，将海水中溶解盐类、胶体、微生物和有机物等过滤掉，通过离心力的作用可加快淡化过程。
进一步优化方案，电解组件4包括箱体401，箱体401底部与浮板1固接，箱体401侧壁与夹层205连通，箱体401中部设有隔膜403，隔膜403将箱体401分隔成两部分，箱体401顶部固接有阳极电极402和阴极电极404，阳极电极402和阴极电极404分别与蓄电池28电性连接，阳极电极402和阴极电极404分别位于隔膜403两侧，箱体401顶壁开设有氧气出口405和氢气出口406，氧气出口405和氢气出口406分别位于隔膜403两侧。当阳极电极402和阴极电极404通电后，阳极电极402一侧产生氢气，阴极电极404一侧产生氧气，通过集气瓶(图中未画出)将氢气和氧气进行收集。
一种新能源海水制氢方法，通过第一发电组件和第二发电组件的运转获得电能，将电能储存在蓄电池28中，通过蓄电池28中的电能为电解组件4供能产生氢气。
本实施例的工作过程如下：通过缆绳将浮板1底部与海床进行固定，防止装置飘走，当波浪起伏时会带动浮体12做上下方向的摆动，浮体12侧壁与第一支架11转动连接，浮体12向上摆动时，通过转动盘18带动棘齿20运动，棘齿20拨动棘轮19转动，棘轮19带动其中部的第一转轴13，第一转轴13带动第一发电机17发电；波浪的起伏带动浮盘10起伏，浮盘10带动连杆7绕第一铰接座5转动，当连杆7做上下摆动时，连杆7带动其下方的滑动轴22上下运动，通过滑动轴22在导向杆21内部的滑动，以及滑槽24对滑块23的限位作用，使得导向杆21带动滑块23做直线往复运动，滑块23通过铰接杆25带动大齿轮26做曲柄连杆运动，使大齿轮26转动，大齿轮26带动小齿轮27转动，小齿轮27带动第二发电机转动发电，电能储存在蓄电池28中，水泵3将海水抽滤到杂质过滤器201中，杂质过滤器201将海水中大颗粒杂质过滤掉，进一步活性炭过滤器202将海水中的小颗粒物和异味进行吸附，净化水质，净化后的海水进入到旋转桶204中，旋转桶204的侧壁通过条形支架207固接有反渗透膜206，当电机203带动旋转桶204旋转时，在离心力的作用下旋转桶204内的海水经过反渗透膜206进入到夹层205中，将海水中溶解盐类、胶体、微生物和有机物等过滤掉，通过离心力的作用可加快淡化过程；当阳极电极402和阴极电极404通电后，阳极电极402一侧产生氢气，阴极电极404一侧产生氧气。
实施例2
参照图7，本实施例与实施例1的区别仅在于，反渗透膜206交替绕过条形支架207，采用此种固定方式，有利于反渗透膜206更好的承受水体的冲击力，增强条形支架207对反渗透膜206的支持力，防止反渗透膜206撕裂。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种新能源海水制氢装置，其特征在于：包括浮板(1)，所述浮板(1)边部设有若干第一发电组件，所述浮板(1)边角处设有若干第二发电组件，所述第一发电组件和所述第二发电组件均电性连接有蓄电池(28)，所述蓄电池(28)底部与所述浮板(1)顶面固接，所述浮板(1)顶面固接有淡化组件(2)、水泵(3)和电解组件(4)，所述淡化组件(2)与所述水泵(3)连通，所述电解组件(4)与所述淡化组件(2)连通，所述电解组件(4)与所述蓄电池(28)电性连接。
2.根据权利要求1所述一种新能源海水制氢装置，其特征在于：所述第一发电组件包括若干并排设置的第一支架(11)，所述第一支架(11)端部与所述浮板(1)边部固接，所述第一支架(11)远离所述浮板(1)一端转动连接有同一第一转轴(13)，所述第一转轴(13)中部传动连接有第一发电机(17)，所述第一发电机(17)与所述蓄电池(28)电性连接，所述第一转轴(13)侧壁固接有若干第一发电部。
3.根据权利要求2所述一种新能源海水制氢装置，其特征在于：所述第一发电部包括棘轮(19)，所述棘轮(19)中部与所述第一转轴(13)固接，所述棘轮(19)外壁转动连接有转动盘(18)，所述转动盘(18)内壁铰接有棘齿(20)，所述棘齿(20)远离所述转动盘(18)一端与所述棘轮(19)外壁卡接，所述转动盘(18)外壁固接有浮体(12)，所述浮体(12)截面为弧形结构。
4.根据权利要求2所述一种新能源海水制氢装置，其特征在于：所述第一转轴(13)中部固接有第一同步轮(14)，所述第一发电机(17)转轴固接有第二同步轮(16)，所述第二同步轮(16)通过同步带(15)与所述第一同步轮(14)传动连接。
5.根据权利要求1所述一种新能源海水制氢装置，其特征在于：所述第二发电组件包括连杆(7)，所述连杆(7)一端与所述浮板(1)顶面转动连接，所述连杆(7)另一端转动连接有浮盘(10)，所述连杆(7)底部传动连接有第二发电部。
6.根据权利要求5所述一种新能源海水制氢装置，其特征在于：所述第二发电部包括开设在所述浮板(1)中部的滑槽(24)，所述滑槽(24)内部滑动连接有滑块(23)，所述滑块(23)靠近所述浮板(1)一端铰接有铰接杆(25)，所述铰接杆(25)远离所述滑块(23)一端铰接有大齿轮(26)，所述大齿轮(26)中部与所述浮板(1)转动连接，所述大齿轮(26)边部啮合连接有小齿轮(27)，所述小齿轮(27)中部固接有第二发电机，所述第二发电机与所述蓄电池(28)电性连接，所述滑块(23)远离所述浮板(1)一端固接有滑动轴(22)，所述连杆(7)底部固接有导向杆(21)，所述导向杆(21)中部与所述滑动轴(22)滑动连接。
7.根据权利要求1所述一种新能源海水制氢装置，其特征在于：所述淡化组件(2)包括杂质过滤器(201)，所述杂质过滤器(201)底部与所述浮板(1)顶面固接，所述杂质过滤器(201)顶部与所述水泵(3)连通，所述杂质过滤器(201)底部连通有活性炭过滤器(202)，所述活性炭过滤器(202)底部连通有旋转桶(204)，所述旋转桶(204)外侧套设有外壳(208)，所述外壳(208)与所述旋转桶(204)之间形成夹层(205)，所述夹层(205)与所述电解组件(4)连通，所述外壳(208)底部固接有电机(203)，所述电机(203)输出轴与所述旋转桶(204)固接，所述旋转桶(204)外壁固接有若干条形支架(207)，所述条形支架(207)固接有反渗透膜(206)。
8.根据权利要求7所述一种新能源海水制氢装置，其特征在于：所述电解组件(4)包括箱体(401)，所述箱体(401)底部与所述浮板(1)固接，所述箱体(401)侧壁与所述夹层(205)连通，所述箱体(401)中部设有隔膜(403)，所述隔膜(403)将所述箱体(401)分隔成两部分，所述箱体(401)顶部固接有阳极电极(402)和阴极电极(404)，所述阳极电极(402)和所述阴极电极(404)分别与所述蓄电池(28)电性连接，所述阳极电极(402)和所述阴极电极(404)分别位于所述隔膜(403)两侧，所述箱体(401)顶壁开设有氧气出口(405)和氢气出口(406)，所述氧气出口(405)和所述氢气出口(406)分别位于所述隔膜(403)两侧。
9.一种新能源海水制氢方法，基于权利要求1-8任一一项所述的一种新能源海水制氢装置，其特征在于：通过第一发电组件和第二发电组件的运转获得电能，将电能储存在蓄电池(28)中，通过蓄电池(28)中的电能为电解组件(4)供能产生氢气。
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