CN220907679U - 一种新型太阳能-氢能混合动力系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种新型太阳能‑氢能混合动力系统，包括太阳能板、电源分配器、两套电解装置、氢能发动机，太阳能板通过电线与电源分配器电连接，将太阳能转化为电能，电源分配器通过电解电线与电解装置电连接，电解装置电解的氢气和氧气分别输入氢能发动机进行燃烧工作，氢能发动机燃烧反应后产生的水通过回水管道回流电解装置。本实用新型提出了利用光伏发电，并用电解槽来把电能转化为氢能的开发利用和储存能源的新方式。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新型太阳能-氢能混合动力系统。
背景技术
目前在地球上，氢元素主要以水这种化合物的方式存在。其燃烧能产生大量热量，而气体燃烧的主要产物为空气中无污染的水，再加上这些水能够再次利用应用于生产氢气，从而实现一整个循环过程。以氢气作为燃料的汽车推进系统主要分为两种：其中一种是基于燃料电池的系统,通过催化剂,让氢气跟氧气进行电化学反应；另外一种则是应用传统的活塞式内燃机,而区别在于：将一贯使用的汽油、煤油等燃料,换为了氢气。鉴于这些特性，氢能被视为能够满足资源需要、环境保护和可持续发展的洁净能源，并有望替代现有的矿物能源。因此，氢能源的开发研究已经成为了能源界的关注焦点。获取氢的方式有很多种，按原材料资源来分类，可以大致分为两种类型：一种是利用煤炭、石油或者天然气等矿物资源进行重组或部分氧化以制造氢，但此过程也会产出导致温室效应的CO2气体；另一种是利用水作为反应物，经过电解或热解等步骤生成氢。
在新一代能源的发展趋势下，以水为主要原材料，靠核能或太阳能大规模生产氢已经成为全球共同面临的问题。尤其是用太阳能生产氢具有极大的吸引力和实际应用价值。目前未见有公开报道将太阳能与氢能结合的混合动力系统。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种新型太阳能-氢能混合动力系统。
本实用新型通过如下技术方案实现。
一种新型太阳能-氢能混合动力系统，包括太阳能板、电源分配器、两套电解装置、氢能发动机，太阳能板通过电线与电源分配器电连接，将太阳能转化为电能，电源分配器通过电解电线与电解装置电连接，电解装置电解的氢气和氧气分别输入氢能发动机进行燃烧工作，氢能发动机燃烧反应后产生的水通过回水管道回流电解装置；
所述电解装置包括储水槽、氧气输入管道、氢气输出管道、氢气提纯罐、氢气提纯装置、纯氢储存罐、纯氢输入管道，电源分配器通过电解电线与储水槽电连接，电解反应在储水槽中进行，电解产生的氧气通过氧气输入管道进入氢能发动机，电解产生的氢气通过氢气输出管道进入氢气提纯罐，再流经氢气提纯装置进入纯氢储存罐，纯氢储存罐内储存的氢气通过纯氢输入管道进入氢能发动机，氧气和氢气在经过氢能发动机燃烧反应后产生的水通过回水管道回流到储水槽中。
进一步，氢能发动机通过发动机输出轴对外做功。
进一步，电源分配器安装有储能单元，储能单元包括蓄电池和电容器。
进一步，电源分配器内部还安装有电脑芯片，纯氢输入管道和回水管道内安装有阀门，电脑芯片根据省油模式、正常模式以及运动模式所需要的动力输出来控制其内部的电源开关和纯氢输入管道以及回水管道内安装的阀门。
进一步，氢气提纯罐中设有用于吸附杂质的树脂。
进一步，氢气提纯装置内部放置两层钯膜。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：
1)在仔细研究国内外大量文献的基础上，提出了利用光伏发电，并用电解槽来把电能转化为氢能的开发利用和储存能源的新方式；
2)氢气输入管道的阀门和氧气输入的阀门由一个电脑芯片控制，保证在任何模式下都能以2：1的比例进入发动机内部，达到完全燃烧的条件，大大节省了燃料。
3)本专利使用双储水槽代替单储水槽的目的是为了避免在正常模式以及省油模式中，回水的水流冲击到水槽中的水，影响电解速率和效果；而运动模式由于开启双储水槽同时电解，生成的氢气大大弥补了受到影响的电解效果，因此在运动模式中可以忽略这种冲击带来的影响。
4)本实用新型结构简单，只需要通过将不同部件进行组装就可以实现。在现有汽车动力系统加以改进即可以实现新能源系统，并且使用太阳能与氢能的结合体现了减碳与环保的理念。
附图说明
图1为本实用新型的立体图；
图2为本实用新型的后视图；
图中：1、太阳能板2，电线，3、电源分配器，4、电解电线，5、储水槽，6、氧气输入管道，7、氢气输出管道，8、氢气提纯罐，9、氢气提纯装置，10、纯氢储存罐，11、纯氢输入管道，12、氢能发动机，13、发动机输出轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
如图1和图2所示，一种新型太阳能-氢能混合动力系统，包括太阳能板1、电源分配器3、两套电解装置、氢能发动机12，太阳能板1通过电线2与电源分配器3电连接，将太阳能转化为电能，电源分配器3通过电解电线4与电解装置电连接，电解装置电解的氢气和氧气分别输入氢能发动机12进行燃烧工作，氢能发动机12燃烧反应后产生的水通过回水管道14回流电解装置；
所述电解装置包括储水槽5、氧气输入管道6、氢气输出管道7、氢气提纯罐8、氢气提纯装置9、纯氢储存罐10、纯氢输入管道11，电源分配器3通过电解电线4与储水槽5电连接，电解反应在储水槽5中进行，电解产生的氧气通过氧气输入管道6进入氢能发动机12，电解产生的氢气通过氢气输出管道7进入氢气提纯罐8，再流经氢气提纯装置9进入纯氢储存罐10，纯氢储存罐10内储存的氢气通过纯氢输入管道11进入氢能发动机12，氧气和氢气在经过氢能发动机12燃烧反应后产生的水通过回水管道14回流到储水槽5中。
进一步，氢能发动机12通过发动机输出轴13对外做功。
进一步，电源分配器3安装有储能单元，储能单元包括蓄电池和电容器。
进一步，电源分配器3内部还安装有电脑芯片，纯氢输入管道11和回水管道14内安装有阀门，电脑芯片根据省油模式、正常模式以及运动模式所需要的动力输出来控制其内部的电源开关和纯氢输入管道11以及回水管道14内安装的阀门。
进一步，氢气提纯罐8中设有用于吸附杂质的树脂。
进一步，氢气提纯装置9内部放置两层钯膜。
工作原理：
太阳能板1接受太阳能并转化为电能，通过电线2接入电源分配器3，可单独控制或同时控制两个储水槽的电解速率。从其内部分出的电解电线4接入储水槽5的正负极。储水槽内部通过电解方式，正极生成氧气、负极生成氢气。氧气通过氧气输入管道6进入氢能发动机12，生成的氢气先通过氢气输出管道7进入氢气提纯管8，再流经氢气提纯装置9进入纯氢储存罐10，其中在氢气提纯装置内部放置两层钯膜进而实现氢气纯度效果。纯氢储存罐10内部的氢气通过氢气输入管道11进入氢能发动机与氧气进行化学反应生成的水通过回水管道14流回储水槽5，产生的能量通过发动机输出轴13连接外设。
在储水槽电解时通常只有一个储水槽工作，另一个储水槽接收发动机生成的水。电源分配器内部安装有电脑芯片，会根据省油模式、正常模式以及运动模式所需要的动力输出来控制其内部的电源开关。当进入省油模式，开关控制的电解槽以较低的速率电解与此同时纯氢输入管道内部也装有阀门口，该阀门收到电脑芯片的控制，实现氢氧完美配比。此时回水管道的阀门会挡住一侧的出口，让生成的水进入没有参与电解工作的储水槽中；当正常模式启动时，电源分配器使得一个储水槽正常电解，纯氢输入管道和回水管道的阀门较之前打开角度变大。实现正常的工作模式；当进入运动模式时，两个电解槽在电源分配器的调节下同时工作，纯氢输入管道阀门开到最大，回水管道的阀门完全打开，使得生成的水平均回到两个储水槽中。
氢气提纯罐中，罐内含有树脂，运用树脂的吸附性，将氢气中含有的杂质去除，能够较为精准的控制氢气的浓度，其特点是效果好，运行成本低；从两侧的提纯罐出来后在进入下一级提纯管时，先通过一小段管道，在管道中放有一个钯膜，目的是进一步提纯。通过层层提纯，使得氢气纯度达到安全燃烧的效果。
氢内燃机基本上克服了氢氧燃料电池的几个缺点。氢内燃机不需要任何昂贵的特殊环境或者催化剂就能完成做功，这样就不会存在造价过高的问题。氢内燃机的基本原理与汽油或者柴油内燃机原理相同，所以不会出现汽车的加速性能下降的情况。氢内燃机还有一些独特的优势，例如：由于其点火能量小，易实现稀薄燃烧，故可在更宽广的工况内得到较好的燃油经济性。
本实用新型具有以下优点：
1)在仔细研究国内外大量文献的基础上，提出了利用光伏发电，并用电解槽来把电能转化为氢能的开发利用和储存能源的新方式；
2)氢气输入管道的阀门和氧气输入的阀门由一个电脑芯片控制，保证在任何模式下都能以2：1的比例进入发动机内部，达到完全燃烧的条件，大大节省了燃料。
3)本专利使用双储水槽代替单储水槽的目的是为了避免在正常模式以及省油模式中，回水的水流冲击到水槽中的水，影响电解速率和效果；而运动模式由于开启双储水槽同时电解，生成的氢气大大弥补了受到影响的电解效果，因此在运动模式中可以忽略这种冲击带来的影响。
4)本实用新型结构简单，只需要通过将不同部件进行组装就可以实现。在现有汽车动力系统加以改进即可以实现新能源系统，并且使用太阳能与氢能的结合体现了减碳与环保的理念。
以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种新型太阳能-氢能混合动力系统，其特征在于，包括太阳能板(1)、电源分配器(3)、两套电解装置、氢能发动机(12)，太阳能板(1)通过电线(2)与电源分配器(3)电连接，将太阳能转化为电能，电源分配器(3)通过电解电线(4)与电解装置电连接，电解装置电解的氢气和氧气分别输入氢能发动机(12)进行燃烧工作，氢能发动机(12)燃烧反应后产生的水通过回水管道(14)回流电解装置；
所述电解装置包括储水槽(5)、氧气输入管道(6)、氢气输出管道(7)、氢气提纯罐(8)、氢气提纯装置(9)、纯氢储存罐(10)、纯氢输入管道(11)，电源分配器(3)通过电解电线(4)与储水槽(5)电连接，电解反应在储水槽(5)中进行，电解产生的氧气通过氧气输入管道(6)进入氢能发动机(12)，电解产生的氢气通过氢气输出管道(7)进入氢气提纯罐(8)，再流经氢气提纯装置(9)进入纯氢储存罐(10)，纯氢储存罐(10)内储存的氢气通过纯氢输入管道(11)进入氢能发动机(12)，氧气和氢气在经过氢能发动机(12)燃烧反应后产生的水通过回水管道(14)回流到储水槽(5)中。
2.根据权利要求1所述的一种新型太阳能-氢能混合动力系统，其特征在于，氢能发动机(12)通过发动机输出轴(13)对外做功。
3.根据权利要求1所述的一种新型太阳能-氢能混合动力系统，其特征在于，电源分配器(3)安装有储能单元，储能单元包括蓄电池和电容器。
4.根据权利要求3所述的一种新型太阳能-氢能混合动力系统，其特征在于，电源分配器(3)内部还安装有电脑芯片，纯氢输入管道(11)和回水管道(14)内安装有阀门，电脑芯片根据省油模式、正常模式以及运动模式所需要的动力输出来控制其内部的电源开关和纯氢输入管道(11)以及回水管道(14)内安装的阀门。
5.根据权利要求1所述的一种新型太阳能-氢能混合动力系统，其特征在于，氢气提纯罐(8)中设有用于吸附杂质的树脂。
6.根据权利要求1所述的一种新型太阳能-氢能混合动力系统，其特征在于，氢气提纯装置(9)内部放置两层钯膜。
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