CN115679343A - 一种氢能源电能储存转换装置及储存转换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氢能源的电能转换技术领域,具体为一种氢能源电能储存转换装置及储存转换方法,转换箱的上端设置有用于显示转换数据的显示屏,转换箱的四组侧面分别设置有输电插座、排气阀、排气箱和电解组件,有益效果为:通过设置联动组件使得电解组件与排气箱形成杠杆模型,当负极管中充分电解反应制备氢气时,内压增大,第一弹簧被压缩,活塞上升,连通排气管,在上升过程中,通过杠杆传动使得排气箱中条形气囊被下拉,从而实现连通排气,当内压减小时,杠杆模型反向转动,使得活塞封闭排气管,条形气囊复位封堵排气箱,实现自动闭合,避免回流,从而及时的控制氢气运输通断,避免氢气泄漏造成事故,大大提高了装置控制的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及氢能源的电能转换技术领域,具体为一种氢能源电能储存转换装置及储存转换方法。
背景技术
电站的供电存在高峰用电和低谷用电的区分,为了避免能源的浪费,通常需要将低谷用电的多余电量进行储存转换。
现有技术中通常采用电解水制备氢气的方式进行能源的转换,由于电解水后得到的氢气和氧气不仅不会造成空气的污染,同时工艺成熟,制备方便,能源转换效率较高。
然而在实际使用过程中,在电解水过程中,由于电解过程中氢气的生产效率存在差异,当氢气的压力不足时,会造成反向回流,使得氢气沿水流反向冒出,而电解环境中存在大量的运输电路,从而电路中的电火花极容易点燃氢气造成安全事故,而现有的控制阀或智能阀等结构,需要进行检测和判断才能做出反应,无法对氢气的压力变化做出及时的措施,灵敏度不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氢能源电能储存转换装置及储存转换方法,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:
一种氢能源电能储存转换装置,所述转换装置包括:
转换箱,所述转换箱的下端竖直安装在进水底座上,转换箱的上端设置有用于显示转换数据的显示屏,转换箱的四组侧面分别设置有输电插座、排气阀、排气箱和电解组件;
所述输电插座外接电站供电线缆;
所述电解组件包括正极管、负极管、分水管和导电柱,所述导电柱固定在转换箱上,且导电柱电性连接输电插座,所述正极管和负极管中分别设置有与导电柱电性连接的正极柱和负极柱,正极管和负极管中分别设置有运输氢气和氧气的排气管,所述分水管的一端连通进水底座,分水管的另一端分别连通正极管和负极管的内腔,正极管和负极管的上端均通过密封盖密封,正极管和负极管的上端内腔均滑动安装有活塞,活塞的上端设置有T形杆,T形杆的竖直杆滑动贯穿密封盖,T形杆的竖直杆外壁竖直套接有第一弹簧,所述第一弹簧压合在活塞的上端面与密封盖的下端内壁之间,负极管上端T形杆上设置有第一铰座;
所述排气箱内设置有十字内管,所述十字内管的横向内腔两端分别连接运输氢气的排气管和出气接管,出气接管外接氢气储存罐,十字内管的纵向内腔中设置有条形气囊,所述条形气囊的一端压合有第二弹簧,条形气囊的另一端设置有延伸至排气箱外侧的连杆,条形气囊的中间贯穿设置有连通运输氢气的排气管和出气接管的贯穿孔,连杆的端部设置有第二铰座;
联动组件,所述联动组件包括联动杠杆和转动座,所述转换箱的内腔中贯穿设置有贯穿槽,所述转动座设置在贯穿槽中,联动杠杆的两端分别连接第一铰座和第二铰座,联动杠杆的中间转动安装在转动座上;
所述排气阀连通运输氧气的排气管,排气阀外接燃烧供电系统。
优选的,所述正极管和负极管的下端端口设置为阶梯状,且正极管和负极管的下端端口中设置有螺钉紧固安装的密封塞,导电柱贯穿插接在密封塞中并电性连接正极柱和负极柱。
优选的,所述正极管和负极管位于排气管下端的内壁上设置有一对第一耳座,所述活塞位于第一耳座的上端,活塞的圆弧外壁上设置有与排气管端口贴合的橡胶密封环。
优选的,所述活塞与橡胶密封环对应的位置设置有阶梯内孔,所述阶梯内孔中设置有第二折叠连管,所述第二折叠连管的一端与橡胶密封环粘接,活塞的下端与第一耳座之间通过第一折叠连管连接,第二折叠连管的另一端设置有与第一折叠连管连接的连接块。
优选的,所述正极管和负极管的下端内壁设置有圆环状的第二耳座,正极管和负极管的内腔中设置有半空心浮球,所述第二耳座的侧壁设置有圆周阵列分布的四组侧槽,所述半空心浮球位于第二耳座的下端,半空心浮球的外壁上设置有与侧槽滑动插接的侧条,半空心浮球的另一侧外壁正对分流管的端口,半空心浮球上设置有多组圆周阵列分布的通孔。
优选的,所述半空心浮球的中间竖直设置有升降立管,所述升降立管的上端正对活塞,升降立管的下端套接在正极柱和负极柱上,升降立管的下端端口设置有圆环状的刮环,所述刮环为绝缘环,刮环贴合正极柱和负极柱的外壁。
优选的,所述进水底座外接水泵,所述转换箱的下端设置有连接底板,连接底板的下端密封套接在进水底座上,连接底板的上端设置有线性分布的多组分流散热管,所述分流散热管插接在转换箱中,分流散热管连通分水管。
优选的,所述分水管的上端设置有缓冲空心球,所述缓冲空心球的内径大于分水管的内径,缓冲空心球的另一端连通分流散热管。
优选的,所述排气箱的下端设置有密封板,所述密封板上设置有插孔,所述连杆沿插孔贯穿延伸至排气箱的下端,所述条形气囊的上下两端均粘接有端板,所述第二弹簧压合在端板与十字内管内壁之间。
一种根据上述的氢能源电能储存转换装置实现的储存转换方法,所述储存转换方法包括以下步骤:
电解储能,在低峰用电时,电站产生多余电量,通过导电柱和输电插座的电性连接,实现对电解组件供电,通过电解水储存氢气,在电解过程中,通过联动组件使得电解组件与排气箱形成杠杆模型,当充分电解时,氢气制备产生的气压使得杠杆模型偏转,从而实现高压排气,当制氢效率降低时,气压减小,杠杆反向偏转,实现自动闭合,避免回流,从而及时的控制氢气运输通断,避免氢气泄漏造成事故;
燃烧转换,在高峰用电时,电站供电不足,将电解产生的氧气和氢气通入燃烧供电系统中,通过燃烧将热能转动为电能,补充供电。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明通过设置联动组件使得电解组件与排气箱形成杠杆模型,当负极管中充分电解反应制备氢气时,内压增大,第一弹簧被压缩,活塞上升,连通排气管,在上升过程中,通过杠杆传动使得排气箱中条形气囊被下拉,从而实现连通排气,当内压减小时,杠杆模型反向转动,使得活塞封闭排气管,条形气囊复位并封堵排气箱,实现自动闭合,避免回流,从而及时的控制氢气运输通断,避免氢气泄漏造成事故,大大提高了装置控制的灵敏度。
附图说明
图1为本发明的电解结构示意图;
图2为本发明的杠杆联动结构示意图;
图3为本发明的负极管结构示意图;
图4为本发明的活塞结构示意图;
图5为本发明的排气箱结构示意图;
图6为本发明的转换箱结构示意图;
图7为本发明的转换箱立体结构示意图;
图8为本发明的转换线立体结构侧视图;
图9为本发明的活塞立体结构示意图;
图10为本发明的条形气囊立体结构示意图;
图11为本发明的半空心浮球立体结构示意图。
图中:1、转换箱;2、输电插座;3、进水底座;4、排气阀;5、正极管;6、负极管;7、密封塞;8、正极柱;9、负极柱;10、升降立管;11、活塞;12、缓冲空心球;13、分水管;14、导电柱;15、密封盖;16、T形杆;17、第一弹簧;18、半空心浮球;19、显示屏;20、转动座;21、联动杠杆;22、分流散热管;23、连接底板;24、第一铰座;25、第一耳座;26、第二耳座;27、侧槽;28、排气管;29、通孔;30、刮环;31、第一折叠连管;32、阶梯内孔;33、第二折叠连管;34、橡胶密封环;35、连接块;36、排气箱;37、十字内管;38、出气接管;39、第二弹簧;40、条形气囊;41、连杆;42、第二铰座;43、插孔;44、密封板;45、贯穿槽;46、贯穿孔;47、端板;48、侧条。
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。
请参阅图1至图11,本发明提供一种技术方案:
实施例1:
一种氢能源电能储存转换装置,转换装置包括转换箱1和联动组件。
转换箱1的下端竖直安装在进水底座3上,转换箱1的上端设置有用于显示转换数据的显示屏19,转换箱1的四组侧面分别设置有输电插座2、排气阀4、排气箱36和电解组件。
输电插座2外接电站供电线缆,电解组件包括正极管5、负极管6、分水管13和导电柱14,导电柱14固定在转换箱1上,且导电柱14电性连接输电插座2,正极管5和负极管6中分别设置有与导电柱14电性连接的正极柱8和负极柱9。
通过导电柱14和输电插座2的配合,实现对电解组件进行供电,从而实现电解水制备氢气和氧气,实现能源转换的目的。
正极管5和负极管6中分别设置有运输氢气和氧气的排气管28,分水管13的一端连通进水底座3,分水管13的另一端分别连通正极管5和负极管6的内腔,正极管5和负极管6的上端均通过密封盖15密封,正极管5和负极管6的上端内腔均滑动安装有活塞11,活塞11的上端设置有T形杆16,T形杆16的竖直杆滑动贯穿密封盖15,T形杆16的竖直杆外壁竖直套接有第一弹簧17,第一弹簧17压合在活塞11的上端面与密封盖15的下端内壁之间。
通过活塞11和第一弹簧17、T形杆16的配合,实现活塞11的弹性安装,从而在制备气体时,使得内压增大,驱动第一弹簧17被压缩,从而连通排气管28,实现高压排气的目的。
排气箱36内设置有十字内管37,十字内管37的横向内腔两端分别连接运输氢气的排气管28和出气接管38,出气接管38外接氢气储存罐,十字内管37的纵向内腔中设置有条形气囊40,条形气囊40的一端压合有第二弹簧39,条形气囊40的另一端设置有延伸至排气箱36外侧的连杆41,条形气囊40的中间贯穿设置有连通运输氢气的排气管28和出气接管38的贯穿孔46。
通过设置十字内管37连通排气管28和出气接管38,通过设置条形气囊40控制中间的通断。
连杆41的端部设置有第二铰座42,负极管6上端T形杆16上设置有第一铰座24,联动组件包括联动杠杆21和转动座20,转换箱1的内腔中贯穿设置有贯穿槽45,转动座20设置在贯穿槽45中,联动杠杆21的两端分别连接第一铰座24和第二铰座42,联动杠杆21的中间转动安装在转动座20上。
通过设置联动组件使得电解组件与排气箱36形成杠杆模型,当负极管6中充分电解反应制备氢气时,内压增大,第一弹簧17被压缩,活塞11上升,连通排气管28,在上升过程中,通过杠杆传动使得排气箱36中条形气囊40被下拉,从而实现连通排气,当内压减小时,杠杆模型反向转动,使得活塞11封闭排气管28,条形气囊40复位封堵排气箱36,实现自动闭合,避免回流,从而及时的控制氢气运输通断,避免氢气泄漏造成事故,大大提高了装置控制的灵敏度。
排气阀4连通运输氧气的排气管28,排气阀4外接燃烧供电系统,在高峰用电时,电站供电不足,将电解产生的氧气和氢气通入燃烧供电系统中,通过燃烧将热能转动为电能,补充供电。
实施例2:
在实施例1的基础上,为了实现电解密封,还具有在正极管5和负极管6的下端端口设置为阶梯状,且正极管5和负极管6的下端端口中设置有螺钉紧固安装的密封塞7,导电柱14贯穿插接在密封塞7中并电性连接正极柱8和负极柱9。
通过设置密封塞7实现正极管5和负极管6下端端口的密封。
实施例3:
在实施例2的基础上,为了提高活塞11对排气管28端口的密封,还具有在正极管5和负极管6位于排气管28下端的内壁上设置有一对第一耳座25,活塞11位于第一耳座25的上端,活塞11的圆弧外壁上设置有与排气管28端口贴合的橡胶密封环34。
通过设置橡胶密封环34实现在活塞11下降时,通过橡胶密封环34的变形使得其与排气管28的端口紧密压合,提高密封性。
实施例4:
在实施例3的基础上,为了进一步提高活塞11对排气管28的密封性,还具有在活塞11与橡胶密封环34对应的位置设置有阶梯内孔32,阶梯内孔32中设置有第二折叠连管33,第二折叠连管33的一端与橡胶密封环34粘接,活塞11的下端与第一耳座25之间通过第一折叠连管31连接,第二折叠连管33的另一端设置有与第一折叠连管31连接的连接块35。
通过活塞11的上下运动,达到牵引第一折叠连管31和第二折叠连管33运动的目的,当活塞11上升时,第一折叠连管31被拉伸,体积增大,从而将第二折叠连管33中的气体抽入第一折叠连管31,使得第一折叠连管31内压减小,橡胶密封环34向阶梯内孔32内运动,从而解除对排气管28的密封堵塞,当活塞11下降时,第一折叠连管31被压缩,第二折叠连管33膨胀将橡胶密封环34向外侧顶出,从而使得橡胶密封环34紧密压合在排气管28的端口上,形成挤压式密封的目的。
实施例5:
在实施例1的基础上,为了便于控制电解过程中水位的高度,还具有在正极管5和负极管6的下端内壁设置有圆环状的第二耳座26,正极管5和负极管6的内腔中设置有半空心浮球18,第二耳座26的侧壁设置有圆周阵列分布的四组侧槽27,半空心浮球18位于第二耳座26的下端,半空心浮球18的外壁上设置有与侧槽27滑动插接的侧条48,半空心浮球18的另一侧外壁正对分流管13的端口,半空心浮球18上设置有多组圆周阵列分布的通孔29。
通过设置测操27与侧条48的配合,从而限定半空心浮球18的位置,使得半空心浮球18保持竖直升降运动,半空心浮球18在电解水中漂浮,通过半空心浮球18上升堵塞分流管13,达到闭合停止进水的目的,随着水位的下降,半空心浮球18与分流管13的端口分离,从而实现进水。
实施例6:
在实施例5的基础上,大批量的进行水电解,容易造成水垢在电极柱外壁上聚集,从而降低与水的接触面积,导致电解效率下降,为了解决水垢问题,还具有在半空心浮球18的中间竖直设置有升降立管10,升降立管10的上端正对活塞11,升降立管10的下端套接在正极柱8和负极柱9上,升降立管10的下端端口设置有圆环状的刮环30,刮环30为绝缘环,刮环30贴合正极柱8和负极柱9的外壁。
通过水位液面高度的变化,带动半空心浮球18升降运动,从而牵引刮环30在正极柱8和负极柱9外壁上进行清理,避免水垢在极柱外壁上粘附,保证了电解效率。
实施例7:
在实施例6的基础上,为了提高装置的散热,还具有在进水底座3外接水泵,转换箱1的下端设置有连接底板23,连接底板23的下端密封套接在进水底座3上,连接底板23的上端设置有线性分布的多组分流散热管22,分流散热管22插接在转换箱1中,分流散热管22连通分水管13,分水管13的上端设置有缓冲空心球12,缓冲空心球12的内径大于分水管13的内径,缓冲空心球12的另一端连通分流散热管22。
电解水直接连接电站,电解的功率较大,产生的热量多,通过设置分流散热管22实现对装置进行供水的同时,达到散热的目的,同时利用缓冲空心球12缓冲进水流速,实现装置的稳定。
实施例8:
在实施例7的基础上,为了进一步提高对氢气运输的控制密封性,还具有在排气箱36的下端设置有密封板44,密封板44上设置有插孔43,连杆41沿插孔43贯穿延伸至排气箱36的下端,条形气囊40的上下两端均粘接有端板47,第二弹簧39压合在端板47与十字内管37内壁之间。
在联动杠杆21反向转动时,联动杠杆21位于排气36的一端向上转动挤压,从而使得条形气囊40上的贯穿孔46与排气管28、出气接管38错位,形成密封,为了避免氢气沿条形气囊40侧壁溢流,通过设置第二弹簧39,从而在向上转动时,条形气囊40挤压第二弹簧39,通过设置端板47保持均匀受力,从而在第二弹簧39反作用力下,使得条形气囊40变形膨胀,紧密压合在十字内管37的内壁上,进而提高了密封性。
一种根据上述氢能源电能储存转换装置实现的储存转换方法,储存转换方法包括以下步骤:
电解储能,在低谷用电时,电站产生多余电量,通过导电柱14和输电插座2的电性连接,实现对电解组件供电,通过电解水储存氢气,在电解过程中,通过联动组件使得电解组件与排气箱36形成杠杆模型,当充分电解时,氢气制备产生的气压使得杠杆模型偏转,从而实现高压排气,当制氢效率降低时,气压减小,杠杆反向偏转,实现自动闭合,避免回流,从而及时的控制氢气运输通断,避免氢气泄漏造成事故;
燃烧转换,在高峰用电时,电站供电不足,将电解产生的氧气和氢气通入燃烧供电系统中,通过燃烧将热能转动为电能,补充供电。
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 (10)
1.一种氢能源电能储存转换装置,其特征在于:所述转换装置包括:
转换箱(1),所述转换箱(1)的下端竖直安装在进水底座(3)上,转换箱(1)的上端设置有用于显示转换数据的显示屏(19),转换箱(1)的四组侧面分别设置有输电插座(2)、排气阀(4)、排气箱(36)和电解组件;
所述输电插座(2)外接电站供电线缆;
所述电解组件包括正极管(5)、负极管(6)、分水管(13)和导电柱(14),所述导电柱(14)固定在转换箱(1)上,且导电柱(14)电性连接输电插座(2),所述正极管(5)和负极管(6)中分别设置有与导电柱(14)电性连接的正极柱(8)和负极柱(9),正极管(5)和负极管(6)中分别设置有运输氢气和氧气的排气管(28),所述分水管(13)的一端连通进水底座(3),分水管(13)的另一端分别连通正极管(5)和负极管(6)的内腔,正极管(5)和负极管(6)的上端均通过密封盖(15)密封,正极管(5)和负极管(6)的上端内腔均滑动安装有活塞(11),活塞(11)的上端设置有T形杆(16),T形杆(16)的竖直杆滑动贯穿密封盖(15),T形杆(16)的竖直杆外壁竖直套接有第一弹簧(17),所述第一弹簧(17)压合在活塞(11)的上端面与密封盖(15)的下端内壁之间,负极管(6)上端T形杆(16)上设置有第一铰座(24);
所述排气箱(36)内设置有十字内管(37),所述十字内管(37)的横向内腔两端分别连接运输氢气的排气管(28)和出气接管(38),出气接管(38)外接氢气储存罐,十字内管(37)的纵向内腔中设置有条形气囊(40),所述条形气囊(40)的一端压合有第二弹簧(39),条形气囊(40)的另一端设置有延伸至排气箱(36)外侧的连杆(41),条形气囊(40)的中间贯穿设置有连通运输氢气的排气管(28)和出气接管(38)的贯穿孔(46),连杆(41)的端部设置有第二铰座(42);
联动组件,所述联动组件包括联动杠杆(21)和转动座(20),所述转换箱(1)的内腔中贯穿设置有贯穿槽(45),所述转动座(20)设置在贯穿槽(45)中,联动杠杆(21)的两端分别连接第一铰座(24)和第二铰座(42),联动杠杆(21)的中间转动安装在转动座(20)上;
所述排气阀(4)连通运输氧气的排气管(28),排气阀(4)外接燃烧供电系统。
2.根据权利要求1所述的一种氢能源电能储存转换装置,其特征在于:所述正极管(5)和负极管(6)的下端端口设置为阶梯状,且正极管(5)和负极管(6)的下端端口中设置有螺钉紧固安装的密封塞(7),导电柱(14)贯穿插接在密封塞(7)中并电性连接正极柱(8)和负极柱(9)。
3.根据权利要求2所述的一种氢能源电能储存转换装置,其特征在于:所述正极管(5)和负极管(6)位于排气管(28)下端的内壁上设置有一对第一耳座(25),所述活塞(11)位于第一耳座(25)的上端,活塞(11)的圆弧外壁上设置有与排气管(28)端口贴合的橡胶密封环(34)。
4.根据权利要求3所述的一种氢能源电能储存转换装置,其特征在于:所述活塞(11)与橡胶密封环(34)对应的位置设置有阶梯内孔(32),所述阶梯内孔(32)中设置有第二折叠连管(33),所述第二折叠连管(33)的一端与橡胶密封环(34)粘接,活塞(11)的下端与第一耳座(25)之间通过第一折叠连管(31)连接,第二折叠连管(33)的另一端设置有与第一折叠连管(31)连接的连接块(35)。
5.根据权利要求1所述的一种氢能源电能储存转换装置,其特征在于:所述正极管(5)和负极管(6)的下端内壁设置有圆环状的第二耳座(26),正极管(5)和负极管(6)的内腔中设置有半空心浮球(18),所述第二耳座(26)的侧壁设置有圆周阵列分布的四组侧槽(27),所述半空心浮球(18)位于第二耳座(26)的下端,半空心浮球(18)的外壁上设置有与侧槽(27)滑动插接的侧条(48),半空心浮球(18)的另一侧外壁正对分流管(13)的端口,半空心浮球(18)上设置有多组圆周阵列分布的通孔(29)。
6.根据权利要求5所述的一种氢能源电能储存转换装置,其特征在于:所述半空心浮球(18)的中间竖直设置有升降立管(10),所述升降立管(10)的上端正对活塞(11),升降立管(10)的下端套接在正极柱(8)和负极柱(9)上,升降立管(10)的下端端口设置有圆环状的刮环(30),所述刮环(30)为绝缘环,刮环(30)贴合正极柱(8)和负极柱(9)的外壁。
7.根据权利要求1所述的一种氢能源电能储存转换装置,其特征在于:所述进水底座(3)外接水泵,所述转换箱(1)的下端设置有连接底板(23),连接底板(23)的下端密封套接在进水底座(3)上,连接底板(23)的上端设置有线性分布的多组分流散热管(22),所述分流散热管(22)插接在转换箱(1)中,分流散热管(22)连通分水管(13)。
8.根据权利要求7所述的一种氢能源电能储存转换装置,其特征在于:所述分水管(13)的上端设置有缓冲空心球(12),所述缓冲空心球(12)的内径大于分水管(13)的内径,缓冲空心球(12)的另一端连通分流散热管(22)。
9.根据权利要求1所述的一种氢能源电能储存转换装置,其特征在于:所述排气箱(36)的下端设置有密封板(44),所述密封板(44)上设置有插孔(43),所述连杆(41)沿插孔(43)贯穿延伸至排气箱(36)的下端,所述条形气囊(40)的上下两端均粘接有端板(47),所述第二弹簧(39)压合在端板(47)与十字内管(37)内壁之间。
10.一种根据权利要求1-9中任意一项所述的氢能源电能储存转换装置实现的储存转换方法,其特征在于:所述储存转换方法包括以下步骤:
电解储能,在低峰用电时,电站产生多余电量,通过导电柱(14)和输电插座(2)的电性连接,实现对电解组件供电,通过电解水储存氢气,在电解过程中,通过联动组件使得电解组件与排气箱(36)形成杠杆模型,当充分电解时,氢气制备产生的气压使得杠杆模型偏转,从而实现高压排气,当制氢效率降低时,气压减小,杠杆反向偏转,实现自动闭合,避免回流,从而及时的控制氢气运输通断,避免氢气泄漏造成事故;
燃烧转换,在高峰用电时,电站供电不足,将电解产生的氧气和氢气通入燃烧供电系统中,通过燃烧将热能转动为电能,补充供电。
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