CN1352323A

CN1352323A - 利用太阳能和(或)风能产生氢气方法和装置

Info

Publication number: CN1352323A
Application number: CN00123199A
Authority: CN
Inventors: 穆瑞力
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-11-03
Filing date: 2000-11-03
Publication date: 2002-06-05

Abstract

利用太阳能和(或)风能产生氢气的方法和装置。由太阳能电池和(或)风力发电机、水电解筒、压缩机、电磁阀、中央控制电路等组成。将太阳能电池和(或)风力发电机产生的电能升压后加到水电解筒上,将产生的氢气由压缩机压到钢瓶内。本发明将太阳能和风能转换成可燃气体,将不连续的能源转换为可储存的可燃气体。转换成氢气储存能量的密度远大于电瓶储存能量密度。本发明提供了一种太阳能和风能新的转换形式,在能源日益枯竭的现实情况下,本发明具有重大的社会效益。

Description

利用太阳能和(或)风能产生氢气方法和装置

太阳能和风能是大自然取之不尽的能源，在其他不可再生能源日益紧张的情况下，太阳能和风能的利用将越来越受到重视。目前，太阳能的利用基本上有两种方式，一种是太阳能热水器，利用太阳能将水加热，把太阳能转换成热能储在水中；另一种是将太阳能转换电能储存在电瓶中。风能一般只能转换成储存在电瓶中的电能。在上述太阳能和风能的转换方式中，太阳能转换成热水的方式虽然简单，但用途单一；将太阳能和风能转换成电能，电瓶的匹配和对两种能源的有效利用之间的矛盾始终难以解决，对能源的利用率较低。储存在电瓶内的电能通过逆变器只能用于照明或电视机等电器，而太阳能和风能的转换特别适合于地广人稀地区，这些地方对燃料的需求大于对照明等的需求，因此，将太阳能和风能转换成可燃烧的能源具有很大的实际意义。

本发明的目的在于提供一种利用太阳能和(或)风能产生可燃气体—氢气的方法和装置。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的，将太阳能电池和(或)风力发电机产生的电压变成直流，再变压为100伏以上的电压，将电压施加在两个装水的电解筒A和B上，电解筒A加电压的正极，电解筒B加电压的负极，在电解筒B内将电解出氢气，在电解筒B的上方密封连接一个气水冷凝分离器进气端，气水冷凝分离器的出气端接压缩机，压缩机的后端通过管道连接一个钢瓶，用压缩机将氢气压缩到钢瓶中，压缩机产生的压力将氢气在钢瓶内液化，在钢瓶上接出排气管道，排气管道上接接手动阀门及减压阀门，打开阀门液态气变成气态氢放出供燃烧；实现本发明方法的装置包括一个太阳能电池和(或)风力发电机、水电解筒、贮水筒，贮水筒1内有水位传感器2和水质滤清器3，水质滤清器的进水端接一个电磁阀5，本发明有两个电解筒6(A筒)和11(B筒)，两个电解筒的底部由绝缘管连通后与贮水筒底部的出水管连通，三管连通后接一个排水管，排水管上有一个手动阀门8，贮水筒的出水管上有电磁阀7，在电解筒A的上端接一个水位传感器4，电解筒B的上端密封连接气水分离冷凝器9，冷凝器出口通过管道接压缩机13，管道上接有一个氧气传感器12，压缩机的出口端接一个单向阀门14，单向阀门的另一端通过连接管接钢瓶20，连接管上接入一个压力传感器15，钢瓶内有一个插到底部的排残液管，排残液管在钢瓶外部分接一个阀门19，阀门的另一端通过连接管与钢瓶出气管道连通，出气管上依次接有手动阀门18、减压阀17和电磁阀16，上述设备置于一个壳体内，在壳体内设置一个氢气传感器10，贮水筒的进水管、电解筒的排水管和氢气导管从壳体内引出。本发明装置的电路连接关系如附图2和附图3所示：电路中有一个中央控制电路，太阳能电池和风力发电机的电流输出端各接一个直流变换器，直流变换器的输出端接二极管，二极管的负端接继电器C1的触点1，继电器C1的触点2接开关电源，开关电源输出450伏电压，开关电源输出端正极接电解筒A，负极接电解筒B；二极管的负端接继电器C2的触点1，C2的触点2接逆变器的输入端，逆变器的输出端接氢气压缩机；继电器C1线圈的2脚接二极管的负端，1脚接二极管BG2的集电极，继电器线圈C2、C4、电磁阀16、电磁阀17、电磁阀5的线圈2脚接二极管负端，1脚分别接BG3、BG4、BG5、BG6、BG7的集电极，上述三极管的基极接中央控制电路，发射极接地，C1、C2、C4、C16、C7、C5的2脚接蜂鸣器(报警器)的一端，蜂鸣器的另一端接三极管BG8的集电极，BG8的基极接入中央控制电路，发射极接地；压力传感器、贮水筒水位传感器、氧气传感器、电解筒水位传感器和氢气传感器的的输出端各接一个比较放大器后接入中央控制电路，压力传感器信号经中央控制电路后有四路输出，四路输出接数模转换器IC7，数模转换器输出端接水位传感外部显示表V1，贮水筒水位传感器信号经中央控制电路后有四路输出，四路输出接数模转换器IC8，数模转换器输出端接压力传感外部显示表V2。为使本装置在阳光不足和风力较小的情况下也能产生氢气，可以接入市电，在太阳能电池、风力发电机的输出端接一个比较放大器IC1，比较放大器的3脚接一个三极管BG1的基极，BG1的集电极接继电器C3的线圈一端，线圈的另一端接二极管的负端又接继电器C3的常闭触点一端，常闭触点的另一端接整流器的输出端，整流器输入端的一端接入继电器C4的触点，C4的另一触点接市电的一极，整流器的另一输入端接市电的另一极。

本发明装置的工作过程如下：太阳能电池和(或)风力发电机产生的电压进入直流变换器，当电压达到额定值时，开关电源产生高压，加在装水的电解筒上，高压将水电解，在两个电解筒内分别产生氢气和氧气，当氢气在电解筒B内达到一定量时，另一电解筒A的水位上升，水位传感器发出信号，由中央控制电路控制逆变器启动压缩机工作，抽取电解筒内的氢气经过气水冷凝器到压缩机，经压缩机通过单向阀进入钢瓶变成液态氢，氧气传感器随时检测管道中是否有氧气进入，一旦有氧气进入则发出信号到中央控制电路，停止电解筒和压缩机的工作。氢气传感器随时检测系统是否有氢气泄漏，一旦有泄漏，则发出信号到中央控制电路，停止电解筒和压缩机的工作。压力传感器用于监测钢瓶内的压力当钢瓶压力达到规定值时，压力传感器产生信号到中央控制电路，中央控制电路控制电解筒和压缩机停止工作。当贮水筒内水位下降时，水位传感器发出信号到中央控制电路，中央控制电路控制电磁阀5打开，供水，水满时，电磁阀5自动关闭，电磁阀8打开，向电解筒供水。打开手动阀门，钢瓶内的氢气经减压阀减压成为氢气供燃气炉具或其他类似设备燃烧。

本发明将太阳能和风能转换成可燃气体氢气，这种转换安全可靠，无污染，特别适合于光照和风力不连续的情况，将不连续的能源转换为可储存的可燃气体，用于做饭烧水等，由于是连续储存、间歇输出，一天转换的氢气足够一般家庭一天使用，除特别适合于地广人稀在区外，也适合于普通地区。本发明转换成氢气储存能量的密度远大于电瓶储存能量密度，转换成本相对很低，一次性投入以后，可长期无成本地使用可燃气体。本发明装置结构比较简单，安装、使用、维修方便，是一种高效率利用太阳能和风能的设备，本发明提供了一种太阳能和风能新的转换形式，在不可再生能源日益枯竭的现实情况下，本发明具有重大的社会效益。

附图1为本发明结构示意图；

附图2为本发明电路方框图；

附图3为本发明电路原理图。

实施例

贮水筒内的水位传感器为浮子式，型号为MBSK，电解筒内的水位传感采用超声波水位开关，型号CE2-3，压力传感器型号P201，本实施例采用太阳能电池和风力发电机配合的形式，太阳能电池面积500毫米×500毫米，风力发电机功率100瓦，中央控制电路采用集成电路，型号MCS-51。开关电源芯片型号SG3525A，电磁阀电压24伏，电流500毫安。继电器电压24伏，电流5安培。氧气传感器为Zr-Q2浓差传感器，氢气传感器采用QM氢敏传感器。

贮水筒直径200毫米，高300毫米，电解筒直径200毫米，高300毫米，压缩机功率75瓦，钢瓶容积3.4升。本实施例的壳体呈方形，长360毫米，宽300毫米，高500毫米。

本实施例在正常情况下每天可产生液态氢1公斤，供一个燃气炉连续燃烧2-3小时。

Claims

1、利用太阳能和(或)风能产生氢气的方法，使用太阳能电池和(或)风力发电机，其特征在于将太阳能电池和(或)风力发电机产生的电压变成直流，再变压为100伏以上的电压，将电压施加在两个装水的电解筒A和B上，电解筒A加电压的正极，电解筒B加电压的负极，在电解筒B内将电解出氢气，在电解筒B的上方密封连接一个气水冷凝分离器进气端，气水冷凝分离器的出气端接压缩机，压缩机的后端通过管道连接一个钢瓶，用压缩机将氢气压缩到钢瓶中，压缩机产生的压力将氢气在钢瓶内液化，在钢瓶上接出排气管道，排气管道上接接手动阀门及减压阀门，打开阀门液态气变成气态氢放出供燃烧。

2、利用太阳能和(或)风能产生氢气的装置，包括一个太阳能电池和(或)风力发电机、水电解筒、贮水筒，贮水筒内有水位传感器和水质滤清器，水质滤清器的进水端接一个电磁阀，其特征在于两个电解筒的底部由绝缘管连通后与贮水筒底部的出水管连通，三管连通后接一个排水管，排水管上有一个手动阀门，贮水筒的出水管上有电磁阀，在电解筒A的上端接一个水位传感器，在电解筒B的上端密封连接气水分离冷凝器，冷凝器出口通过管道接压缩机，管道上接有一个氧气传感器，压缩机的出口端接一个单向阀门，单向阀门的另一端通过连接管接钢瓶，连接管上接入一个压力传感器，钢瓶内有一个插到底部的排残液管，排残液管在钢瓶外部分接一个阀门，阀门的另一端通过连接管与钢瓶出气管道连通，出气管上依次接有手动阀门、减压阀和电磁阀，上述设备置于一个壳体内，在壳体内设置一个氢气传感器，贮水筒的进水管、电解筒的排水管和氢气导管从壳体内引出。

3、根据权利要求2所说的利用太阳能和(或)风能产生氢气的装置，其特征在于装置的控制电路中有一个中央控制电路，太阳能电池和风力发电机的电流输出端各接一个直流变换器，直流变换器的输出端接二极管，二极管的负端接继电器C1的触点1，继电器C1的触点2接开关电源，开关电源输出端正极接电解筒A，负极接电解筒B；二极管的负端接继电器C2的触点1，C2的触点2接逆变器的输入端，逆变器的输出端接氢气压缩机；继电器C1线圈的2脚接二极管的负端，1脚接二极管BG2的集电极，继电器线圈C2、C4、电磁阀16、电磁阀17、电磁阀5的线圈2脚接二极管负端，1脚分别接BG3、BG4、BG5、BG6、BG7的集电极，上述三极管的基极接中央控制电路，发射极接地，C1、C2、C4、C16、C7、C5的2脚接蜂鸣器的一端，蜂鸣器的另一端接三极管BG8的集电极，BG8的基极接入中央控制电路，发射极接地；压力传感器、贮水筒水位传感器、氧气传感器、电解筒水位传感器和氢气传感器的输出端各接一个比较放大器后接入中央控制电路，压力传感器信号经中央控制电路后有四路输出，四路输出接数模转换器IC7，数模转换器输出端接水位传感外部显示表V1，贮水筒水位传感器信号经中央控制电路后有四路输出，四路输出接数模转换器IC8，数模转换器输出端接压力传感外部显示表V2。

4、根据权利要求3所说的利用太阳能和(或)风能产生氢气的装置，其特征在于在太阳能电池和(或)风力发电机的输出端接一个比较放大器IC1，比较放大器的3脚接一个三极管BG1的基极，BG1的集电极接继电器C3的线圈一端，线圈的另一端接二极管的负端又接继电器C3的常闭触点一端，常闭触点的另一端接整流器的输出端，整流器输入端的一端接继电器C4的触点，C4的另一触点接市电的一极，整流器的另输入端接市电的另一极。