CN203095611U - 一种太阳能光催化分解水制氢机 - Google Patents

一种太阳能光催化分解水制氢机 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能光催化分解水制氢机，包括上端装有太阳能罩的反应器、旋转板、装在机座上的液压回转盘、太阳能电池板。本实用新型具有自动生产氢气、电能，自动跟踪太阳等功能，智能化控制，性能稳定、操作方便、工作效率高、结构紧凑、安装方便。

Description

一种太阳能光催化分解水制氢机
技术领域
本发明涉及一种制氢机，特别是一种太阳能光催化分解水制氢机。
背景技术
随着社会经济的发展，对能源的需求量越来越大，石化能源面临枯竭，而太阳能取之不绝。太阳光催化分水解水制氢技术是非常有前途的制氢方法，得到人们的广泛关注，氢气作为能源在许多领域有着广阔的应用前景。由于催化材料和光化学反应器对太阳光催化分解水制氢效率起着至关重要的作用，目前还没有一种真正意义上采用太阳光催化分解水制氢的设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种具有自动生产氢气、电能，自动跟踪太阳功能，且性能稳定、操作方便、工作效率高、结构紧凑、安装方便的太阳能光催化分解水制氢机。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种太阳能光催化分解水制氢机，包括上端装有太阳能罩(1)的反应器(2)、旋转板(25)、装在机座(31)上的液压回转盘(24)、太阳能电池板(22)，所述反应器(2)经第一仰角调节机构安装在旋转板(25)一端，太阳能电池板(22)经第二仰角调节机构安装在旋转板(25)另一端；所述太阳能罩(1)底部设有反应器窗口(51)，太阳能罩(1)与反应器(2)连接处设有聚光孔(34)，所述聚光孔(34)下方装有凸镜(41)；所述反应器(2)包括反应器内腔(45)和反应器外腔(44)，所述凸镜(41)通过平镜(42)与反应器内腔(45)相连，所述反应器内腔(45)通过反应器内腔(45)上的产气口(35)、进气口(40)、进料口(43)、出料口(48)与反应器外腔(44)连通；所述反应器外腔(44)上设有冷却水出水口(37)和冷却水进水口(46)，所述冷却水出水口(37)上设有冷却水温度传感器(36)，所述冷却水进水口(46)上设有冷却水流量阀(47)；所述反应器内腔(45)底部设有磁拌子(49)，所述反应器外腔(46)底部固定有磁拌器(50)；所述反应器内腔(45)内壁设有催化剂环(39)；所述太阳能罩(1)和太阳能电池板(22)上分别固定有太阳能跟踪器(23、21)；所述液压回转盘(24)和冷却水流量阀(47)上均设有电磁阀；所述调节机构与机座(31)上的液压泵(28)连接；所述液压泵(28)连有液压传感器。
所述第一仰角调节机构包括固定在旋转板(25)一端的反应器立柱(7)、第一液压油缸，所述第一液压油缸的缸体(8)与所述反应器立柱(7)下端或者旋转板(25)铰接，所述第一液压油缸的活塞杆(6)上端与所述反应器(2)的底座(4)铰接，所述反应器立柱(7)与所述反应器(2)的上座(5)铰接；所述第二仰角调节机构包括固定在旋转板(25)另一端的太阳能电池板立柱(18)、第二液压油缸，所述第二液压油缸的缸体(17)与所述太阳能电池板立柱(18)下端或者旋转板(25)铰接，所述第二液压油缸的活塞杆(3)上端与所述太阳能电池板(22)的底座(32)铰接，所述太阳能电池板立柱(18)上端与所述太阳能电池板(22)的上座(20)铰接；所述第一液压油缸上设有输油口(11)和回油口(12)，所述第二液压油缸上设有输油口(13)和回油口(14)；所述第一液压油缸和第二液压油缸上均安装有电磁阀；所述回油口(12、14)通过回油管(26)与液压泵(28)连通；所述输油口(11、13)通过输油管(27)与液压泵(28)连通。
所述机座(31)内部设有控制电路，所述控制电路与太阳能跟踪器(21、23)、冷却水温度传感器(36)、液压泵(28)连接的液压传感器、液压回转盘(24)上的电磁阀、第一液压油缸和第二液压油缸上的电磁阀、冷却水流量阀(47)上的电磁阀、液压泵(28)的电机、输油管(27)上的电磁阀、机座(31)上的操作板(30)连接。
所述控制电路包括处理器、计算机、第一太阳能跟踪器驱动电路、第二太阳能跟踪器驱动电路、冷却水温度传感器驱动电路、液压传感器驱动电路、24V电源电路、液压回转盘电磁阀驱动电路、调节机构电磁阀驱动电路、冷却水流量阀电磁阀驱动电路、液压泵电机驱动电路和稳压模块；所述第一太阳能跟踪器驱动电路、第二太阳能跟踪器驱动电路、冷却水温度传感器驱动电路、液压传感器驱动电路与计算机连接，计算机与处理器连接，处理器与稳压模块双向连接；处理器与液压回转盘电磁阀驱动电路、第一液压油缸电磁阀驱动电路、第二液压油缸电磁阀驱动电路、冷却水流量阀电磁阀驱动电路、液压泵电机驱动电路连接；所述24V电源电路与第一太阳能跟踪器驱动电路、第二太阳能跟踪器驱动电路、冷却水温度传感器驱动电路、液压传感器驱动电路、液压回转盘电磁阀驱动电路、第一液压油缸电磁阀驱动电路、第二液压油缸电磁阀驱动电路、冷却水流量阀电磁阀驱动电路、液压泵电机驱动电路连接。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明具有自动生产氢气、电能，自动跟踪太阳等功能，使用微型计算机控制，性能稳定、操作方便、工作效率高、结构紧凑、安装方便。
附图说明
图1为本发明一实施例结构示意图；
图2为本发明一实施例反应器剖视图；
图3为本发明一实施例控制电路结构框图；
图4为本发明一实施例太阳能跟踪器驱动电路原理图；
图5为本发明一实施例冷却水温度传感器驱动电路原理图；
图6为本发明一实施例液压传感器驱动电路原理图；
图7为本发明一实施例电磁阀驱动电路原理图；
图8为本发明一实施例液压泵电机驱动电路原理图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明一实施例包括上端装有太阳能罩1的反应器2、旋转板25、装在机座31上的液压回转盘24、太阳能电池板22，所述反应器2经第一仰角调节机构安装在旋转板25一端，太阳能电池板22经第二仰角调节机构安装在旋转板25另一端；所述太阳能罩1底部设有反应器窗口51，太阳能罩1与反应器2连接处设有聚光孔34，所述聚光孔34下方装有凸镜41；所述反应器2包括反应器内腔45和反应器外腔44，所述凸镜41通过平镜42与反应器内腔45相连，所述反应器内腔45通过反应器内腔45上的产气口35、进气口40、进料口43、出料口48与反应器外腔44连通；所述反应器外腔44上设有冷却水出水口37和冷却水进水口46，所述冷却水出水口37上设有冷却水温度传感器36，所述冷却水进水口46上设有冷却水流量阀47；所述反应器内腔45底部设有磁拌子49，所述反应器外腔46底部固定有磁拌器50；所述反应器内腔45内壁设有催化剂环39；所述太阳能罩1和太阳能电池板22上分别固定有太阳能跟踪器23、21；所述液压回转盘24和冷却水流量阀47上均设有电磁阀；所述调节机构与机座31上的液压泵28连接；所述液压泵28连有液压传感器。
所述第一仰角调节机构包括固定在旋转板25一端的反应器立柱7、第一液压油缸，所述第一液压油缸的缸体8与所述反应器立柱7下端或者旋转板25铰接，所述第一液压油缸的活塞杆6上端与所述反应器2的底座(4)铰接，所述反应器立柱7与所述反应器2的上座5铰接；所述第二仰角调节机构包括固定在旋转板25另一端的太阳能电池板立柱18、第二液压油缸，所述第二液压油缸的缸体17与所述太阳能电池板立柱18下端或者旋转板25铰接，所述第二液压油缸的活塞杆3上端与所述太阳能电池板22的底座32铰接，所述太阳能电池板立柱18上端与所述太阳能电池板22的上座20铰接；所述第一液压油缸上设有输油口11和回油口12，所述第二液压油缸上设有输油口13和回油口14；所述第一液压油缸和第二液压油缸上均安装有电磁阀；所述回油口12、14通过回油管26与液压泵28连通；所述输油口11、13通过输油管27与液压泵28连通。
所述机座31内部设有控制电路，所述控制电路与太阳能跟踪器21、23、冷却水温度传感器36、液压泵28上的液压传感器、液压回转盘24上的电磁阀、第一液压油缸和第二液压油缸上的电磁阀、冷却水流量阀47上的电磁阀、液压泵28的电机、输油管27上的电磁阀、机座31上的操作板30连接。
如图3所示，所述控制电路包括处理器、计算机、第一太阳能跟踪器驱动电路、第二太阳能跟踪器驱动电路、冷却水温度传感器驱动电路、液压传感器驱动电路、24V电源电路、液压回转盘电磁阀驱动电路、调节机构电磁阀驱动电路、冷却水流量阀电磁阀驱动电路、液压泵电机驱动电路和稳压模块；所述第一太阳能跟踪器驱动电路、第二太阳能跟踪器驱动电路、冷却水温度传感器驱动电路、液压传感器驱动电路与计算机连接，计算机与处理器连接，处理器与稳压模块双向连接；处理器与液压回转盘电磁阀驱动电路、第一液压油缸电磁阀驱动电路、第二液压油缸电磁阀驱动电路、冷却水流量阀电磁阀驱动电路、液压泵电机驱动电路连接；所述24V电源电路与第一太阳能跟踪器驱动电路、第二太阳能跟踪器驱动电路、冷却水温度传感器驱动电路、液压传感器驱动电路、液压回转盘电磁阀驱动电路、第一液压油缸电磁阀驱动电路、第二液压油缸电磁阀驱动电路、冷却水流量阀电磁阀驱动电路、液压泵电机驱动电路连接。
微型计算机的串口输出用信号电缆接至单片机的信号输入端，太阳能跟踪器、冷却水传感器以及液压传感器输出信号经信号线送至微型计算机进行分析，所述处理器为单片机，单片机型号为C8051F020；所述稳压模块采用L4960稳压芯片，得到+5V电压。
如图4所示，所述第一太阳能跟踪器驱动电路和第二太阳能跟踪器驱动电路结构相同，第一太阳能跟踪器驱动电路包括两路结构相同的并联的电阻支路，电阻支路由三个电阻串联组成，其中第二电阻为光敏电阻，第三电阻为可调电阻；所述电阻阻值均为1000欧。
所述催化剂环采用高效光催化材料如TiO2、ZnO等半导体材料加成环状，所述太阳能电池板采用硅晶板，所述传感器采用高精产品，所述液压杆、液压泵市面上均有销售。
图5是冷却水温度传感器驱动电路，采用HS00388芯片，HS0038B为红外接收头，“VISHAY”为德国生产，工作电压2.0V～5V，工作电流0.25mA。灵敏度高、一致性好、抗干扰性强。
图6是液压泵液压传感器驱动电路，采用RCOK芯片，该芯片是一片高度复杂的数模混合的SOC芯片，采用0.18微米工艺制成，内含一个DSP内核。该DSP内核采用基于RISC超标量5级流水线结构，具有两个双重算术逻辑单元(ALU)和两个乘加器(MAC)，提供每一个时钟周期可执行多达4条指令的数据处理能力。
图7为电磁阀驱动电路，采用TLE5206芯片，调节机构液压油缸、液压回转盘液压流量的电磁阀都由图7所示电路来驱动。TLE5206芯片提供高达5A连续电流，6A峰值电流，具有输出短路保护、过热保护带迟滞诊断功能、欠压锁定、CMOS/TTL电平输入兼容功能，工作温度：-40℃～+150℃。
图8为液压泵电机的驱动电路，采用L298N芯片，L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。工作电压4.5V-45V，工作温度计25℃-130℃，输出瞬间电流可达3A，持续工作电流2A。含两个高压大电流全桥式驱动器，采用标准逻辑电平信号控制，可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路，能驱动两个直流电机。
本发明的工作原理如下：
参见图1、图3，启动图1所示第一太阳能跟踪器21，在程序控制下液压泵28开始工作，通过液压回转盘24工作实现旋转板水平旋转，通过第二液压油缸17工作实现太阳能电池板俯仰角度调整；启动图1所示第二太阳能跟踪器23，通过第一液压油缸7工作实现反应器2俯仰角度调整；第一太阳能跟踪器21、第二太阳能跟踪器23采集的信息通过通过计算分析，旋转板25的水平旋转角度以第二太阳能跟踪器23采集的信息优先。
参见图2，太阳光经太阳能罩1聚集，通过反应器窗口51进入聚光孔34，经凸镜41将太阳光扩散到整个反应器内腔45，反应器内腔45内折射的光线由平镜42反射回去，提高了光线利用率；催化剂环39是由高效光催化材料如TiO2、ZnO等半导体材料加成环状，分多层安装在反应器内腔45内，以提高光催化分解水生产氢气；磁拌子49起均匀搅拌和防爆沸的作用；反应器外腔44内是冷却水，根据反应器内光催化分解水生产氢气温度需要，调整冷却水流量。

Claims (10)

1.一种太阳能光催化分解水制氢机，包括上端装有太阳能罩(1)的反应器(2)、旋转板(25)、装在机座(31)上的液压回转盘(24)、太阳能电池板(22)，其特征在于，所述反应器(2)经第一仰角调节机构安装在旋转板(25)一端，太阳能电池板(22)经第二仰角调节机构安装在旋转板(25)另一端；所述太阳能罩(1)底部设有反应器窗口(51)，太阳能罩(1)与反应器(2)连接处设有聚光孔(34)，所述聚光孔(34)下方装有凸镜(41)；所述反应器(2)包括反应器内腔(45)和反应器外腔(44)，所述凸镜(41)通过平镜(42)与反应器内腔(45)相连，所述反应器内腔(45)通过反应器内腔(45)上的产气口(35)、进气口(40)、进料口(43)、出料口(48)与反应器外腔(44)连通；所述反应器外腔(44)上设有冷却水出水口(37)和冷却水进水口(46)，所述冷却水出水口(37)上设有冷却水温度传感器(36)，所述冷却水进水口(46)上设有冷却水流量阀(47)；所述反应器内腔(45)底部设有磁拌子(49)，所述反应器外腔(46)底部固定有磁拌器(50)；所述反应器内腔(45)内壁设有催化剂环(39)；所述太阳能罩(1)和太阳能电池板(22)上分别固定有太阳能跟踪器(23、21)；所述液压回转盘(24)和冷却水流量阀(47)上均设有电磁阀；所述调节机构与机座(31)上的液压泵(28)连接；所述液压泵(28)连有液压传感器。
2.根据权利要求1所述的太阳能光催化分解水制氢机，其特征在于，所述第一仰角调节机构包括固定在旋转板(25)一端的反应器立柱(7)、第一液压油缸，所述第一液压油缸的缸体(8)与所述反应器立柱(7)下端或者旋转板(25)铰接，所述第一液压油缸的活塞杆(6)上端与所述反应器(2)的底座(4)铰接，所述反应器立柱(7)与所述反应器(2)的上座(5)铰接；所述第二仰角调节机构包括固定在旋转板(25)另一端的太阳能电池板立柱(18)、第二液压油缸，所述第二液压油缸的缸体(17)与所述太阳能电池板立柱(18)下端或者旋转板(25)铰接，所述第二液压油缸的活塞杆(3)上端与所述太阳能电池板(22)的底座(32)铰接，所述太阳能电池板立柱(18)上端与所述太阳能电池板(22)的上座(20)铰接；所述第一液压油缸上设有输油口(11)和回油口(12)，所述第二液压油缸上设有输油口(13)和回油口(14)；所述第一液压油缸和第二液压油缸上均安装有电磁阀；所述回油口(12、14)通过回油管(26)与液压泵(28)连通；所述输油口(11、13)通过输油管(27)与液压泵(28)连通。
3.根据权利要求2所述的太阳能光催化分解水制氢机，其特正在于，所述机座(31)内部设有控制电路，所述控制电路与太阳能跟踪器(21、23)、冷却水温度传感器(36)、液压泵(28)连接的液压传感器、液压回转盘(24)上的电磁阀、第一液压油缸和第二液压油缸上的电磁阀、冷却水流量阀(47)上的电磁阀、液压泵(28)的电机、输油管(27)上的电磁阀、机座(31)上的操作板(30)连接。
4.根据权利要求1所述的太阳能光催化分解水制氢机，其特正在于，所述催化剂环(39)由TiO2或ZnO加工而成。
5.根据权利要求3所述的太阳能光催化分解水制氢机，其特正在于，所述控制电路包括处理器、计算机、第一太阳能跟踪器驱动电路、第二太阳能跟踪器驱动电路、冷却水温度传感器驱动电路、液压传感器驱动电路、24V电源电路、液压回转盘电磁阀驱动电路、调节机构电磁阀驱动电路、冷却水流量阀电磁阀驱动电路、液压泵电机驱动电路和稳压模块；所述第一太阳能跟踪器驱动电路、第二太阳能跟踪器驱动电路、冷却水温度传感器驱动电路、液压传感器驱动电路与计算机连接，计算机与处理器连接，处理器与稳压模块双向连接；处理器与液压回转盘电磁阀驱动电路、第一液压油缸电磁阀驱动电路、第二液压油缸电磁阀驱动电路、冷却水流量阀电磁阀驱动电路、液压泵电机驱动电路连接；所述24V电源电路与第一太阳能跟踪器驱动电路、第二太阳能跟踪器驱动电路、冷却水温度传感器驱动电路、液压传感器驱动电路、液压回转盘电磁阀驱动电路、第一液压油缸电磁阀驱动电路、第二液压油缸电磁阀驱动电路、冷却水流量阀电磁阀驱动电路、液压泵电机驱动电路连接。
6.根据权利要求5所述的太阳能光催化分解水制氢机，其特正在于，所述处理器为单片机，单片机型号为C8051F020。
7.根据权利要求5所述的太阳能光催化分解水制氢机，其特正在于，所述稳压模块采用L4960稳压芯片。
8.根据权利要求5所述的太阳能光催化分解水制氢机，其特正在于，所述第一太阳能跟踪器驱动电路和第二太阳能跟踪器驱动电路结构相同，第一太阳能跟踪器驱动电路包括两路结构相同的并联的电阻支路，电阻支路由三个电阻串联组成，其中第二电阻为光敏电阻，第三电阻为可调电阻；所述电阻阻值均为1000欧。
9.根据权利要求5所述的太阳能光催化分解水制氢机，其特正在于，所述冷却水温度传感器驱动电路采用HS00388芯片。
10.根据权利要求5所述的太阳能光催化分解水制氢机，其特正在于，所述液压传感器驱动电路采用RCOK芯片。
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