CN116161615B - 海风电塔台智能化氢制运系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开海风电塔台智能化氢制运系统，包括舟艇式氢芯和塔台供电机构；舟艇式氢芯设置有固态储氢仓、制氢仓、动力仓、料液注换工作孔、出氢气孔、正受电极和负受电极，制氢仓内铺设有发光灯阵，并于正对发光灯阵处设置有催化剂，制氢仓内装设有纯水；固态储氢仓位于制氢仓的正上方，并设置有固态储氢结构；动力仓内设置有电池、动力元件和自动导航系统；塔台供电机构包括基台、风电桩以及多组船坞和供电辫，基台位于海平面以下，风电桩固定设置在基台的顶部，船坞为可升降式船坞，围绕风电桩分布，供电辫设置在风电桩上，用于电性连接正受电极和负受电极。该海风电塔台智能化氢制运系统能够极大的降低海上制储氢、运氢的成本，商业价值巨大。
Description
技术领域
本发明涉及海上制、运氢技术领域，尤其涉及海风电塔台智能化氢制运系统。
背景技术
氢能因兼具清洁二次能源与高效储能载体的双重角色，在电力系统中扮演着储存和灵活性调节的重要角色。随着可再生能源的不断发展，通过可再生能源制氢的“绿氢”技术成为应对风电、光伏发电波动性和消纳问题的重要路径。
一般情况下，实现海上制氢、运氢，需要同时设置大规模或者超大规模海上风电厂，用于利用海上风力进行发电，以及海上制、储氢厂，用于制氢，并储氢，其中制氢电力来自于海上风电厂，最后制造出的多余电力通过海底电缆输送到岸上电网，而储存的氢气则通过海底管道输送到岸上的储氢专用设备。在整个系统中，制氢和运氢的投资巨大，同时海底输氢管道的建造和运维也是比较麻烦。
发明内容
本发明的一个优势在于提供一种海风电塔台智能化氢制运系统，其中风电桩基于海上风力产生的电能通过供电辫传输给发光灯阵，发光灯阵通过催化剂与纯水的反应制成氢气，储存在固态储氢结构内，舟艇式氢芯通过自动导航系统将氢气运输至岸上基地，能够形成海上发电、制氢、运氢的集成化系统，从而极大的降低海上制氢、运氢的投资成本以及运维成本，高效实用，商业价值巨大。
为达到本发明以上至少一个优势，本发明提供一种海风电塔台智能化氢制运系统，包括舟艇式氢芯和塔台供电机构；
其中所述舟艇式氢芯设置有固态储氢仓、制氢仓和动力仓，其中所述制氢仓的侧壁内铺设有发光灯阵，所述制氢仓的内侧壁于正对所述发光灯阵处设置有催化剂，所述制氢仓内装设有纯水；其中所述固态储氢仓位于所述制氢仓的正上方，并在内部设置有固态储氢结构；其中所述动力仓内设置有用于供所述舟艇式氢芯定向移动的电池、动力元件和自动导航系统；其中所述舟艇式氢芯还设置有料液注换工作孔、出氢气孔以及用于电性连接所述发光灯阵的正受电极和负受电极；
其中所述塔台供电机构包括基台、风电桩以及多组一一对应设置的船坞和供电辫，其中所述基台位于海平面以下，所述风电桩固定设置在所述基台的顶部，所述船坞为可升降式船坞，并围绕所述风电桩分布，用于供所述舟艇式氢芯停泊，所述供电辫设置在所述风电桩上，用于在所述舟艇式氢芯停泊在所述船坞后，并在所述船坞上移预定高度后电性连接所述舟艇式氢芯的正受电极和负受电极，将所述风电桩产生的电能输送给所述发光灯阵。
根据本发明一实施例，所述发光灯阵为LED灯阵，所述催化剂为改性二氧化钛Pd0.75/TiO2。
根据本发明一实施例，所述固态储氢结构为一层或多层六方氮化硼。
根据本发明一实施例，所述发光灯阵一体浇筑设置在所述制氢仓的底壁内，或者同时设置在所述制氢仓的底壁和侧壁内，设置所述发光灯阵的所述制氢仓的壁为透明结构。
根据本发明一实施例，所述透明结构为PMMA透光层。
根据本发明一实施例，所述固态储氢结构为环绕式结构，以在所环绕位置的中间形成注换料液通道，所述料液注换工作孔位于所述注换料液通道的顶部，所述出氢气孔连通所述固态储氢仓，用于输出所述固态储氢料仓内储存的氢气。
根据本发明一实施例，所述船坞的底部设置有可沉降式结构，用于在所述舟艇式氢芯移动至所述船坞内时对所述舟艇式氢芯进行初步固定。
根据本发明一实施例，所述可沉降式结构被实施为不锈钢丝网。
根据本发明一实施例，所述船坞的内侧壁对称设置有倾斜式定位滑轨，所述倾斜式定位滑轨与所述舟艇式氢芯相配合，以使所述舟艇式氢芯能够沿所述倾斜式定位滑轨移动至正对所述可沉降式结构的中心位置。
根据本发明一实施例，所述倾斜式定位滑轨的内侧壁设置有护垫。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，得以充分体现。
附图说明
图1示出了本申请一较佳实施例海风电塔台智能化氢制运系统的主视结构示意图。
图2示出了本申请一较佳实施例舟艇式氢芯的主视结构示意图。
图3示出了本申请一较佳实施例舟艇式氢芯的俯视结构示意图。
图4示出了本申请一较佳实施例舟艇式氢芯的主视剖视示意图。
图5示出了本申请一较佳实施例舟艇式氢芯的俯视剖视示意图。
图6示出了本申请中舟艇式氢芯与船坞相配合的结构示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在说明书的揭露中，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是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
参考图1至图6，依本发明一较佳实施例的一种海风电塔台智能化氢制运系统将在以下被详细地阐述，其中所述海风电塔台智能化氢制运系统包括舟艇式氢芯10和塔台供电机构20；
其中所述舟艇式氢芯10设置有固态储氢仓11、制氢仓12和动力仓13，其中所述制氢仓12的侧壁内铺设有发光灯阵121，其中所述发光灯阵121优选为LED灯阵。LED一般是指发光二极管，是一种常用的发光器件，通过电子与空穴复合释放能量发光。此外，所述制氢仓12的内侧壁于正对所述发光灯阵121处设置有催化剂122，同时，所述制氢仓12内装设有纯水123，这样一来，在所述发光灯阵121接受电能供应而发光时，所述制氢仓12内的催化剂122和纯水123就会发生反应，制得氢气，其中所述固态储氢仓11位于所述制氢仓12的正上方，并在内部设置有固态储氢结构111，用于吸收存储制得的氢气。一般情况下，所述固态储氢结构111被实施为一层或多层六方氮化硼，通过氮化硼吸收氢气，形成固态式吸附储氢结构，能够使所述舟艇式氢芯10内氢气的压力处于中低压状态，从而实现中低压储氢以及运氢，能够有效提升制、储氢的安全性和便捷性，降低安全隐患和制、储氢成本。另外，所述动力仓13内设置有用于供所述舟艇式氢芯10定向移动的电池(比如燃料电池)、动力元件和自动导航系统，其中所述动力元件包括驱动桨叶14，设置在所述舟艇式氢芯10的尾部，用于在所述自动导航系统的辅助作用下驱动所述舟艇式氢芯10自动、定向移动，一般是在岸上基地和所述塔台供电机构20之间循环往复移动，其中所述自动导航系统选用常规的自动导航控制技术。所述舟艇式氢芯10还设置有料液注换工作孔101、出氢气孔以及用于电性连接所述发光灯阵121的正受电极15和负受电极16，其中所述料液注换工作孔101用于注、换料液，比如添加或者更换催化剂122和纯水123等，或者泵出所述制氢仓12内的残液，其中所述出氢气孔连通所述固态储氢仓11，用于通过出气阀以及送气管线等输出所述固态储氢结构111吸附存储的氢气；
其中所述塔台供电机构20包括基台21、风电桩22以及多组一一对应设置的船坞23和供电辫24，其中所述基台21位于海平面30以下，而所述风电桩22固定设置在所述基台21的顶部，并至少部分裸露在海平面30的上方，用于通过海上风力发电产生电能，其中所述船坞23为可升降式船坞，并围绕所述风电桩22间隔或者均匀分布，用于供所述舟艇式氢芯10停泊，而所述供电辫24设置在所述风电桩22上，用于在所述舟艇式氢芯10停泊在所述船坞23后，并在所述船坞23上移预定高度后电性连接所述舟艇式氢芯10的正受电极15和负受电极16，将所述风电桩22产生的电能输送给所述发光灯阵121。
所述正受电极15和所述负受电极16与所述供电辫24之间的连接方式可参考有线电公交车的充电系统。
简单来说，所述舟艇式氢芯10由岸基行驶到所述船坞23后，所述船坞23上移预定高度，使所述舟艇式氢芯10上的正受电极15和负受电极16与所述风电桩22上的供电辫24电性连接，所述风电桩22产生的电能通过所述供电辫24传输给所述发光灯阵121，在所述发光灯阵121的光照作用下，所述制氢仓12内的催化剂122和纯水123反应产生氢气，氢气因为质轻的特点上移被自动吸附至所述固态储氢结构111内，形成中低压一体化制、储氢系统，当制、储氢完成，比如制、储氢预定时长后，所述船坞23自动下移，所述正受电极15和所述负受电极16与所述供电辫24断开连接，所述舟艇式氢芯10通过自动导航系统自动返回岸基，卸载存储的氢气后再次返回所述船坞23进行制、储氢和运氢。由此，基于所述制氢仓12的自动制氢作用，其电能直接来自于海上风力发电产生的电能，以及所述固态储氢结构111的自动吸附存储氢气的作用，能够有效提升制氢效率，降低制氢成本，同时，基于所述舟艇式氢芯10的移动灵活性，在制储氢完成后可以直接自动返回岸基转运氢气，并在转运完成后再次返航重新进行制、储氢，极大的降低了制、储、运氢的投资成本，舟艇式氢芯10不仅制造方便，同时运维方便，运维成本低，易于快速量产投入应用，整个氢制、运系统商业价值巨大，高效实用。
在一个实施例中，所述催化剂122为改性二氧化钛Pd0.75/TiO2，具有较高的产氢率，是普通TiO2的15倍。
在一个实施例中，所述可升降式船坞是指在所述船坞23的底部均匀或者对称设置有若干个伸缩缸231，在控制器作用下，同一个船坞23下的多个伸缩缸231同步上移或下降，用来驱动所述舟艇式氢芯10上下移动。
进一步优选地，所述供电辫24为上下伸缩式供电辫，以方便电信号连接所述正受电极15和所述负受电极16，其伸缩方式也可以跟所述船坞23的伸缩方式相同，即通过伸缩缸带动上下移动。
在一个实施例中，所述发光灯阵121一体浇筑设置在所述制氢仓12的底壁内，或者同时设置在所述制氢仓12的底壁和侧壁内，此外，设置所述发光灯阵121的所述制氢仓12的壁或者仅仅是内侧壁为透明结构(这种情况下光能基本全部应用到所述催化剂122处)，这样一来，所述发光灯阵121产生的紫外线光源便可以直接传递至所述催化剂122处，进行催化制氢反应，制氢催化效率高。
进一步优选地，所述透明结构为PMMA透光层，具有良好的透光性能和抗压性能，抗温变寿命长，同时，也可以根据工作压力需要以及抗温变需要进行适应性的加料改性。
在一个实施例中，所述固态储氢结构111为环绕式结构，以在所环绕位置的中间形成注换料液通道102，其中所述料液注换工作孔101位于所述注换料液通道102的顶部。
进一步优选地，结合图6，所述船坞23的底部设置有可沉降式结构232，或者所述船坞23的底部为可沉降式结构232，用于在所述舟艇式氢芯10移动至所述船坞23内时对所述舟艇式氢芯10进行初步固定，提升所述正受电极15和所述负受电极16与所述供电辫24电性连接的稳定性，从而提高该氢制运系统的稳定性。
进一步优选地，所述可沉降式结构232被实施为不锈钢丝网，具有一定的弹性变量，其能够基于所述舟艇式氢芯10的自重而微下沉，形成凹陷式限位结构。
进一步优选地，所述船坞23的内侧壁对称设置有倾斜式定位滑轨233，其中所述倾斜式定位滑轨233与所述舟艇式氢芯10相配合，以使所述舟艇式氢芯10能够沿所述倾斜式定位滑轨233移动至正对所述可沉降式结构232的中心位置，即所述舟艇式氢芯10由所述倾斜式定位滑轨233的宽口进入，一直行驶至所述倾斜式定位滑轨233的窄口处，并抵靠在所述可沉降式结构232处，这样一来，可以进一步稳固所述舟艇式氢芯10，还可以使所述正受电极15和所述负受电极16正对所述供电辫24，便于所述正受电极15和所述负受电极16与所述供电辫24之间进行快速、准确的电性连接。
进一步优选地，所述倾斜式定位滑轨233的内侧壁设置有护垫234，用于防护所述舟艇式氢芯10。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的优势已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (10)
1.海风电塔台智能化氢制运系统，其特征在于，包括舟艇式氢芯和塔台供电机构；
其中所述舟艇式氢芯设置有固态储氢仓、制氢仓和动力仓，其中所述制氢仓的侧壁内铺设有发光灯阵，所述制氢仓的内侧壁于正对所述发光灯阵处设置有催化剂，所述制氢仓内装设有纯水；其中所述固态储氢仓位于所述制氢仓的正上方，并在内部设置有固态储氢结构；其中所述动力仓内设置有用于供所述舟艇式氢芯定向移动的电池、动力元件和自动导航系统；其中所述舟艇式氢芯还设置有料液注换工作孔、出氢气孔以及用于电性连接所述发光灯阵的正受电极和负受电极；
其中所述塔台供电机构包括基台、风电桩以及多组一一对应设置的船坞和供电辫，其中所述基台位于海平面以下，所述风电桩固定设置在所述基台的顶部，所述船坞为可升降式船坞，并围绕所述风电桩分布，用于供所述舟艇式氢芯停泊，所述供电辫设置在所述风电桩上，用于在所述舟艇式氢芯停泊在所述船坞后，并在所述船坞上移预定高度后电性连接所述舟艇式氢芯的正受电极和负受电极，将所述风电桩产生的电能输送给所述发光灯阵。
2.如权利要求1所述海风电塔台智能化氢制运系统，其特征在于，所述发光灯阵为LED灯阵，所述催化剂为改性二氧化钛Pd0.75/TiO2。
3.如权利要求2所述海风电塔台智能化氢制运系统，其特征在于，所述固态储氢结构为一层或多层六方氮化硼。
4.如权利要求2所述海风电塔台智能化氢制运系统，其特征在于，所述发光灯阵一体浇筑设置在所述制氢仓的底壁内，或者同时设置在所述制氢仓的底壁和侧壁内，设置所述发光灯阵的所述制氢仓的壁为透明结构。
5.如权利要求4所述海风电塔台智能化氢制运系统，其特征在于，所述透明结构为PMMA透光层。
6.如权利要求1所述海风电塔台智能化氢制运系统，其特征在于，所述固态储氢结构为环绕式结构，以在所环绕位置的中间形成注换料液通道，所述料液注换工作孔位于所述注换料液通道的顶部，所述出氢气孔连通所述固态储氢仓，用于输出所述固态储氢料仓内储存的氢气。
7.如权利要求1至6任一所述海风电塔台智能化氢制运系统，其特征在于，所述船坞的底部设置有可沉降式结构，用于在所述舟艇式氢芯移动至所述船坞内时对所述舟艇式氢芯进行初步固定。
8.如权利要求7所述海风电塔台智能化氢制运系统，其特征在于，所述可沉降式结构被实施为不锈钢丝网。
9.如权利要求8所述海风电塔台智能化氢制运系统，其特征在于，所述船坞的内侧壁对称设置有倾斜式定位滑轨，所述倾斜式定位滑轨与所述舟艇式氢芯相配合，以使所述舟艇式氢芯能够沿所述倾斜式定位滑轨移动至正对所述可沉降式结构的中心位置。
10.如权利要求9所述海风电塔台智能化氢制运系统，其特征在于，所述倾斜式定位滑轨的内侧壁设置有护垫。
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