CN115217717A - 一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氢能制取技术领域，具体为一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置，该电能氢能供应装置包括支撑柱、转动座、主安装板和保护座，支撑柱的顶部固定安装有第三发电机，且第三发电机的输入端安装有风叶，支撑柱的内部安装有储氢罐和电解制氢器。本发明能够有效的利用浅海开阔的海面条件，通过风叶将风能转化为电能、通过太阳能板将太阳能转化为电能，通过顶部浮筒的上下摆动和水平摆动来将波浪能转化为电能，同时为了避免存储的电能因未能及时利用而浪费掉，还可以将多余的电能转化为氢气以氢能的形式存储起来或者供应给其他使用氢能的设备，该装置设计巧妙、安装简单，而且自身提供的安全措施能够有效的应对台风等恶劣海况条件。
Description
技术领域
本发明涉及氢能制取技术领域，具体为一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置。
背景技术
浅海区域具有丰富的清洁能源，但是对于一些不适合安装大型潮汐能阵列或者海上风力发电阵列的浅海区域，如果采用小型设备来进行零星发电将会由于成本问题缺少必要的变电设备和并网条件，从而导致电能难以直接的并入国家电网，造成发出的电力只能够在本地区供应相关用户使用。但是用户对电力的需求会随着时间波动，而发电的功率也会随着时间波动，这就必然需要设置相应的蓄电池或者锂电池进行电能存储。
但是大规模安装锂电池和蓄电池的成本较高，难以大规模的存储电力，而且存储过程中也会因为锂电池或蓄电池自身的放电作用而造成电力的浪费。而随着氢能的普及，大量的设备开始使用氢气作为直接的能量来源，同时氢气储能密度大，储能过程中也不容易发生损耗，因此将海面上发出的电能中难以被蓄电池和锂电池有效存储的多余部分转换为氢能进行存储和使用将有效的减少电力资源浪费。
另一方面，现有的利用海面进行发电的设备，尤其是波浪能发电的设备大多不具备自我调节和自我保护的能力，从而造成该类设备难以有效的根据海面水位的变化来利用波浪能发电，在面对台风等海况恶劣的条件下也容易被损坏。
如果发明一种能够以多种形式发电，同时能够将多余的电能转换为氢能进行存储，还能够自我调节和自我保护的新型海面能源供应设备就能够有效的解决此类问题，为此本申请提供了一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置，该电能氢能供应装置包括：
支撑柱，所述支撑柱的顶部固定安装有第三发电机，且第三发电机的输入端安装有风叶，所述支撑柱的内部安装有储氢罐和电解制氢器，且电解制氢器的出氢端通过氢气压缩机连通储氢罐的进氢端，所述支撑柱的底部安装有升降座，且升降座内固定安装有储能装置和控制器，所述支撑柱的顶部固定安装有用于向外部供电的电缆对接座和用于向外部供氢的氢气管道对接座，且电缆对接座与储能装置电性连接，所述氢气管道对接座与储氢罐的出口端连通；
转动座，所述转动座上一体成型有与支撑柱通过轴承转动安装的转动圈，且转动座上固定安装有内齿圈，所述支撑柱内安装有与内齿圈啮合的传动轮，且支撑柱内固定安装有与传动轮通过从动轮啮合的第二发电机，所述转动座的底部通过扭簧与支撑柱连接，且转动座上安装有用于测量水位的水位传感器；
主安装板，所述主安装板与转动座转动安装，且主安装板上固定安装有太阳能板和顶部浮筒，所述主安装板的底部固定安装有收卷电机，且收卷电机的输出端驱动有收卷滚筒，所述转动座的下端固定安装有第一发电机，且第一发电机的输入端安装有转动筒，所述转动筒通过发条与转动座连接，且转动筒与收卷滚筒之间通过第二牵拉绳连接，所述转动座的上端固定安装有牵引电机，且牵引电机的输出端驱动有牵引套筒，所述牵引套筒通过第一牵拉绳与主安装板的上端连接；
保护座，所述保护座内设置有升降齿条，且升降齿条上啮合安装有与升降座固定且与控制器电性连接的蜗轮蜗杆升降机，所述储能装置分别与太阳能板、第一发电机、第二发电机、第三发电机和电解制氢器电性连接，且控制器分别与收卷电机、储能装置、水位传感器、牵引电机和电解制氢器电性连接。
优选的，所述保护座的顶部固定安装有与控制器电性连接的翻转电机，且翻转电机的末端驱动有用于翻转后封闭保护座顶部的保护板。
优选的，所述主安装板的侧面对称设置有辅助安装板，且辅助安装板上安装有太阳能板和顶部浮筒，且太阳能板与控制器电性连接，所述辅助安装板的底部固定安装有角度调整电机，且角度调整电机的输出端驱动有对接座，所述主安装板的底部固定安装有伸缩推杆，且伸缩推杆的输出端与对接座固定安装，所述角度调整电机和伸缩推杆均与控制器电性连接。
优选的，所述保护座的底部设置有可以打开方便清理保护座内部污物的封闭门，且升降座的底部设置有用于增加升降座浮力的底部浮筒。
优选的，所述保护座内开设有滑动导向槽，且升降座上固定安装有与滑动导向槽配合滑动的滑动座。
优选的，所述主安装板的底部设置有引导齿条，且主安装板在对应引导齿条处滑动安装有移动座，所述移动座上固定安装有与引导齿条啮合安装且用于驱动移动座沿着引导齿条运动的距离调整电机，且移动座上固定安装有调整推杆，所述调整推杆的末端固定安装有用于夹住第二牵拉绳的第一引导滑轮，且主安装板的底部转动安装有套设在第二牵拉绳上防止第二牵拉绳从收卷滚筒上脱落的引导筒，所述距离调整电机和调整推杆均与控制器电性连接。
优选的，所述转动座的上方固定安装有用于引导第一牵拉绳运动路径的第三引导滑轮，且转动座的下方固定安装有用于引导第二牵拉绳的第二引导滑轮。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明设计的电能和氢能供应装置能够有效的利用浅海开阔的海面条件，通过风叶将风能转化为电能、通过太阳能板将太阳能转化为电能，通过顶部浮筒的上下摆动和水平摆动来将波浪能转化为电能，同时为了避免存储的电能因未能及时利用而浪费掉，还可以将多余的电能转化为氢气以氢能的形式存储起来或者供应给其他使用氢能的设备。该装置设计巧妙、安装简单，而且自身提供的安全措施能够有效的应对台风等恶劣海况条件，因此具有很高的使用价值。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中太阳能板和升降座的安装示意图；
图3为本发明中保护座的结构示意图；
图4为本发明中主安装板和辅助安装板的安装示意图；
图5为本发明中升降座和转动座的安装示意图；
图6为本发明中支撑柱的内部结构示意图。
图中：1、风叶；2、转动座；3、太阳能板；4、主安装板；5、辅助安装板；6、顶部浮筒；7、升降座；8、内齿圈；9、翻转电机；10、保护板；11、保护座；12、封闭门；13、传动轮；14、从动轮；15、第一牵拉绳；16、第一发电机；17、第二牵拉绳；18、水位传感器；19、支撑柱；20、滑动导向槽；21、升降齿条；22、第二发电机；23、第三发电机；24、转动圈；25、角度调整电机；26、对接座；27、伸缩推杆；28、引导筒；29、收卷电机；30、收卷滚筒；31、引导齿条；32、第一引导滑轮；33、距离调整电机；34、移动座；35、调整推杆；36、底部浮筒；37、滑动座；38、发条；39、转动筒；40、储氢罐；41、第二引导滑轮；42、电缆对接座；43、氢气管道对接座；44、第三引导滑轮；45、牵引套筒；46、牵引电机；47、扭簧；48、储能装置；49、控制器；50、电解制氢器。
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。基于本发明中的技术方案，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。
请参阅图1至图6，本发明提供一种技术方案：一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置，该电能氢能供应装置包括：
支撑柱19，请参阅图1、图2、图5和图6，支撑柱19的顶部固定安装有第三发电机23，且第三发电机23的输入端安装有风叶1，风叶1可以带动第三发电机23发电，支撑柱19的内部安装有储氢罐40和电解制氢器50，电解制氢器50使用市面上常见的电解制氢设备即可，且电解制氢器50的出氢端通过氢气压缩机连通储氢罐40的进氢端，支撑柱19的底部安装有升降座7，且升降座7内固定安装有储能装置48和控制器49，支撑柱19的顶部固定安装有用于向外部供电的电缆对接座42和用于向外部供氢的氢气管道对接座43，且电缆对接座42与储能装置48电性连接，氢气管道对接座43与储氢罐40的出口端连通，电缆对接座42用于将储能装置48内部储存的电能送至需要用电的外部设备，氢气管道对接座43则将储氢罐40内存储的氢气送至外部需要用氢气的设备，储能装置48可以采用蓄电池也可以采用锂电池，储氢罐40可以采用可更换式的安装结构。
转动座2，请参阅图1、图5和图6，转动座2上一体成型有与支撑柱19通过轴承转动安装的转动圈24，且转动座2上固定安装有内齿圈8，支撑柱19内安装有与内齿圈8啮合的传动轮13，且支撑柱19内固定安装有与传动轮13通过从动轮14啮合的第二发电机22，转动座2的底部通过扭簧47与支撑柱19连接，且转动座2上安装有用于测量水位的水位传感器18。
主安装板4，请参阅图1、图2和图4，主安装板4与转动座2转动安装，且主安装板4上固定安装有太阳能板3和顶部浮筒6，主安装板4的底部固定安装有收卷电机29，且收卷电机29的输出端驱动有收卷滚筒30，转动座2的下端固定安装有第一发电机16，且第一发电机16的输入端安装有转动筒39，转动筒39通过发条38与转动座2连接，且转动筒39与收卷滚筒30之间通过第二牵拉绳17连接，转动座2的上端固定安装有牵引电机46，且牵引电机46的输出端驱动有牵引套筒45，牵引套筒45通过第一牵拉绳15与主安装板4的上端连接。
保护座11，请参阅图1至图3，保护座11内设置有升降齿条21，且升降齿条21上啮合安装有与升降座7固定且与控制器49电性连接的蜗轮蜗杆升降机，储能装置48分别与太阳能板3、第一发电机16、第二发电机22、第三发电机23和电解制氢器50电性连接，且控制器49分别与收卷电机29、储能装置48、水位传感器18、牵引电机46和电解制氢器50电性连接。
请参阅图1至图6，保护座11的顶部固定安装有与控制器49电性连接的翻转电机9，且翻转电机9的末端驱动有用于翻转后封闭保护座11顶部的保护板10，主安装板4的侧面对称设置有辅助安装板5，且辅助安装板5上安装有太阳能板3和顶部浮筒6，且太阳能板3与控制器49电性连接，辅助安装板5的底部固定安装有角度调整电机25，且角度调整电机25的输出端驱动有对接座26，主安装板4的底部固定安装有伸缩推杆27，且伸缩推杆27的输出端与对接座26固定安装，角度调整电机25和伸缩推杆27均与控制器49电性连接，保护座11的底部设置有可以打开方便清理保护座11内部污物的封闭门12，且升降座7的底部设置有用于增加升降座7浮力的底部浮筒36，保护座11内开设有滑动导向槽20，且升降座7上固定安装有与滑动导向槽20配合滑动的滑动座37。
请参阅图4，主安装板4的底部设置有引导齿条31，且主安装板4在对应引导齿条31处滑动安装有移动座34，移动座34上固定安装有与引导齿条31啮合安装且用于驱动移动座34沿着引导齿条31运动的距离调整电机33，且移动座34上固定安装有调整推杆35，调整推杆35的末端固定安装有用于夹住第二牵拉绳17的第一引导滑轮32，且主安装板4的底部转动安装有套设在第二牵拉绳17上防止第二牵拉绳17从收卷滚筒30上脱落的引导筒28，距离调整电机33和调整推杆35均与控制器49电性连接，转动座2的上方固定安装有用于引导第一牵拉绳15运动路径的第三引导滑轮44，且转动座2的下方固定安装有用于引导第二牵拉绳17的第二引导滑轮41。
本发明的工作原理：该装置在使用时，首先通过水泥浇筑或者打桩固定等方式将保护座11固定在浅海海底，然后即可利用该装置进行发电。发电作业时，首先翻转电机9驱动保护板10向外部翻转，从而将保护座11的顶部打开，然后位于升降座7上的蜗轮蜗杆升降机将在控制器49的控制下将升降座7向上升起，此时水位传感器18能够保障支撑柱19的顶部伸出海面指定的距离，在设备正常运行后，控制器49也会根据水位传感器18提供的水位变化数据实时的调整支撑柱19的伸出高度，从而使顶部浮筒6能够正确的漂浮在水面上，有利于该设备适应不同时间段内海面的高度变化，来优化发电的性能，随后牵引电机46将第一牵引绳15放出，主安装板4将伴随着第一牵引绳15而逐步的向外侧翻转并落入水中，随后伸缩推杆27将两侧的辅助安装板5向两侧顶开至指定的距离，再通过角度调整电机25将位于辅助安装板5上的太阳能板3调整至朝上的位置处，同时收卷电机29也将收卷第二牵拉绳17使第二牵拉绳17处于张紧状态，而移动座34在距离调整电机33的带动下向着原理支撑柱19的一侧运动，调整推杆35也将重新调整第一引导滑轮32的位置，从而辅助对第二牵拉绳17的张紧，顶部浮筒6能够确保位于主安装板4和辅助安装板5上的太阳能板3能够付出水面接收阳光，太阳能板3接收阳光所产生的电能直接送入储能装置48内进行储存，此时即可完成对设备的展开。
在设备展开后，风叶1被海风吹拂后将会带动第三发电机23进行发电，而海浪在拍打顶部浮筒6之后将会使主安装板4产生上下的颠簸运动，同时主安装板4也会带动转动座2沿着支撑柱19的中心轴产生水平方向的摆动，主安装板4的上下运动将会使牵第二牵拉绳17的张紧程度发生变化，从而带动发条38跟着转动，进而利用转动筒39的正反转动来带动第一发电机16产生电能，而转动座2的转动作用也会在扭簧47的纠正下不断的回归至初始位置，但在该过程中，转动座2将会带动内齿圈8转动，从而进一步的带动第二发电机22转动进行发电，储能装置48内积累足够的电量后，控制器49将会通过电解制氢器50开始制取氢气，产生的氢气则被储氢罐40收集，氢气不仅能够被各种消耗氢能的设备使用，而且用氢气存储能源相对于蓄电池和锂电池等容易缓慢放电的储能设备存储能量浪费更少，而被储氢罐40收集的氢气除了直接的被外部的氢气管道接入氢气管道对接座43送走，也可以将储氢罐40设置成为可拆卸的，这样当需要将储氢罐40整体进行更换时，只需要将支撑柱19继续上浮至指定高度即可在水面上完成更换，进一步的方便了对氢气的取用。
该装置的支撑柱19顶部还可以安装用于检测气候的传感器，例如降雨量传感器、风力传感器等来进行气象监控，也可以直接通过人工手动操作，从而在不需要工作时、气候恶劣或海况条件差的时候将该装置的顶部设备全部收纳进入保护座11内进行保护，具体来说此时收卷电机29将第二牵拉绳17放出至指定长度，随后调整推杆35回缩至最小行程，并利用距离传感器33将移动座34推向靠近支撑柱19的一段，从而方便主安装板4在收起后第二牵拉绳17处于张紧状态，同时主安装板4也将在牵引电机46牵拉第一牵拉绳15的作用下向上转动折叠收起，主安装板4收起的过程中，辅助安装板5会在角度调整电机25的作用下翻转至指定的角度，然后伸缩推杆27使此时的辅助安装板5回缩至与主安装板4紧贴的状态，随后主支撑柱19和升降座7在蜗轮蜗杆升降机的带动下回缩至保护座11内部，再通过翻转电机9将保护板10翻转至保护座11的顶部进行封闭即可完成对设备的整体保护。当保护座11内部积累泥沙或者杂物后，维护人员可以通过打开封闭门12对保护座11的底部进行清理。
本发明设计的电能和氢能供应装置能够有效的利用浅海开阔的海面条件，通过风叶1将风能转化为电能、通过太阳能板3将太阳能转化为电能，通过顶部浮筒6的上下摆动和水平摆动来将波浪能转化为电能，同时为了避免存储的电能因未能及时利用而浪费掉，还可以将多余的电能转化为氢气以氢能的形式存储起来或者供应给其他使用氢能的设备，该装置设计巧妙、安装简单，而且自身提供的安全措施能够有效的应对台风等恶劣海况条件，因此具有很高的使用价值。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置，其特征在于，该电能氢能供应装置包括：
支撑柱(19)，所述支撑柱(19)的顶部固定安装有第三发电机(23)，且第三发电机(23)的输入端安装有风叶(1)，所述支撑柱(19)的内部安装有储氢罐(40)和电解制氢器(50)，且电解制氢器(50)的出氢端通过氢气压缩机连通储氢罐(40)的进氢端，所述支撑柱(19)的底部安装有升降座(7)，且升降座(7)内固定安装有储能装置(48)和控制器(49)，所述支撑柱(19)的顶部固定安装有用于向外部供电的电缆对接座(42)和用于向外部供氢的氢气管道对接座(43)，且电缆对接座(42)与储能装置(48)电性连接，所述氢气管道对接座(43)与储氢罐(40)的出口端连通；
转动座(2)，所述转动座(2)上一体成型有与支撑柱(19)通过轴承转动安装的转动圈(24)，且转动座(2)上固定安装有内齿圈(8)，所述支撑柱(19)内安装有与内齿圈(8)啮合的传动轮(13)，且支撑柱(19)内固定安装有与传动轮(13)通过从动轮(14)啮合的第二发电机(22)，所述转动座(2)的底部通过扭簧(47)与支撑柱(19)连接，且转动座(2)上安装有用于测量水位的水位传感器(18)；
主安装板(4)，所述主安装板(4)与转动座(2)转动安装，且主安装板(4)上固定安装有太阳能板(3)和顶部浮筒(6)，所述主安装板(4)的底部固定安装有收卷电机(29)，且收卷电机(29)的输出端驱动有收卷滚筒(30)，所述转动座(2)的下端固定安装有第一发电机(16)，且第一发电机(16)的输入端安装有转动筒(39)，所述转动筒(39)通过发条(38)与转动座(2)连接，且转动筒(39)与收卷滚筒(30)之间通过第二牵拉绳(17)连接，所述转动座(2)的上端固定安装有牵引电机(46)，且牵引电机(46)的输出端驱动有牵引套筒(45)，所述牵引套筒(45)通过第一牵拉绳(15)与主安装板(4)的上端连接；
保护座(11)，所述保护座(11)内设置有升降齿条(21)，且升降齿条(21)上啮合安装有与升降座(7)固定且与控制器(49)电性连接的蜗轮蜗杆升降机，所述储能装置(48)分别与太阳能板(3)、第一发电机(16)、第二发电机(22)、第三发电机(23)和电解制氢器(50)电性连接，且控制器(49)分别与收卷电机(29)、储能装置(48)、水位传感器(18)、牵引电机(46)和电解制氢器(50)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置，其特征在于：所述保护座(11)的顶部固定安装有与控制器(49)电性连接的翻转电机(9)，且翻转电机(9)的末端驱动有用于翻转后封闭保护座(11)顶部的保护板(10)。
3.根据权利要求1所述的一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置，其特征在于：所述主安装板(4)的侧面对称设置有辅助安装板(5)，且辅助安装板(5)上安装有太阳能板(3)和顶部浮筒(6)，且太阳能板(3)与控制器(49)电性连接，所述辅助安装板(5)的底部固定安装有角度调整电机(25)，且角度调整电机(25)的输出端驱动有对接座(26)，所述主安装板(4)的底部固定安装有伸缩推杆(27)，且伸缩推杆(27)的输出端与对接座(26)固定安装，所述角度调整电机(25)和伸缩推杆(27)均与控制器(49)电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置，其特征在于：所述保护座(11)的底部设置有可以打开方便清理保护座(11)内部污物的封闭门(12)，且升降座(7)的底部设置有用于增加升降座(7)浮力的底部浮筒(36)。
5.根据权利要求1所述的一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置，其特征在于：所述保护座(11)内开设有滑动导向槽(20)，且升降座(7)上固定安装有与滑动导向槽(20)配合滑动的滑动座(37)。
6.根据权利要求1所述的一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置，其特征在于：所述主安装板(4)的底部设置有引导齿条(31)，且主安装板(4)在对应引导齿条(31)处滑动安装有移动座(34)，所述移动座(34)上固定安装有与引导齿条(31)啮合安装且用于驱动移动座(34)沿着引导齿条(31)运动的距离调整电机(33)，且移动座(34)上固定安装有调整推杆(35)，所述调整推杆(35)的末端固定安装有用于夹住第二牵拉绳(17)的第一引导滑轮(32)，且主安装板(4)的底部转动安装有套设在第二牵拉绳(17)上防止第二牵拉绳(17)从收卷滚筒(30)上脱落的引导筒(28)，所述距离调整电机(33)和调整推杆(35)均与控制器(49)电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置，其特征在于：所述转动座(2)的上方固定安装有用于引导第一牵拉绳(15)运动路径的第三引导滑轮(44)，且转动座(2)的下方固定安装有用于引导第二牵拉绳(17)的第二引导滑轮(41)。
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| CN202210798667.5A CN115217717A (zh) | 2022-07-06 | 2022-07-06 | 一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置 |
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| CN202210798667.5A CN115217717A (zh) | 2022-07-06 | 2022-07-06 | 一种用于浅海区域的安全型复合式电能氢能供应装置 |
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2022
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