CN221094301U - 一种户外光伏制氢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种户外光伏制氢装置，包括电解池，还包括：光伏板、换热管，换热管连通有上升总管、下降总管；储热罐，储热罐内设有第一换热器，第一换热器连通有第一上升支管和第一下降支管，第一上升支管上设有第一通断阀；第二换热器，第二换热器连通有第二上升支管和第二下降支管，第二上升支管上设有第二通断阀；储水箱，储水箱内设有第三换热器，第三换热器连通有第三上升支管和第三下降支管，第三上升支管上设有第三通断阀；第一、第二换热器之间连通有第一导热管，第一导热管上设有第一开关阀；第二、第三换热器之间连通有第二导热管，第二导热管上设有第二开关阀。本实用新型能提高电解液的加热速度，以及对电解池进行有效的散热。

Description

一种户外光伏制氢装置

技术领域

本实用新型涉及氢气制备技术领域，具体为一种户外光伏制氢装置。

背景技术

光伏制氢系统是通过光伏板将太阳能转换为电能，然后将电能提供给电解池，以电解电解池中的电解液来获得氢气。其中，电解制氢的效率与电解液的温度直接相关。然而，在实际的使用中，光伏制氢系统经过夜间的停机后，电解液的温度会降至环境温度，从而导致运行初期的电解液的温度较低，相应的，电解液的制氢能力也较低，为此需要尽快使电解液达到较高的额定工作温度，来确保其以额定的制氢能力运行。但现有的光伏制氢系统是依赖电解液自身的电解反应来加热电解液的，加热的效率较低，达到额定工作温度所需的时间较长，不利于在有限的光照时间内实现最大的能量转换效率。

与之相反的，随着电解时间的延长，在运行的末期，电解制氢过程中产生的热量会逐渐积累在电解池内，容易导致电解池的组件温度升高，进而影响电解池的组件寿命。

实用新型内容

为克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种户外光伏制氢装置，能够在运行的初期提高电解液的加热速度，以及能够在运行的末期对电解池进行有效的散热。

本实用新型采用了以下的技术方案。

一种户外光伏制氢装置，包括电解池，还包括与电解池电连接的光伏板，所述光伏板的底端紧贴有倾斜向上延伸的换热管，所述换热管的顶端连通有上升总管，所述换热管的底端连通有下降总管；

还包括储热罐，所述储热罐内设有第一换热器，所述第一换热器的顶端通过第一上升支管与上升总管连通，所述第一换热器的底端通过第一下降支管与下降总管连通，所述第一上升支管上设有第一通断阀；

还包括设于电解池内的第二换热器，所述第二换热器的顶端通过第二上升支管与上升总管连通，所述第二换热器的底端通过第二下降支管与下降总管连通，所述第二上升支管上设有第二通断阀；

还包括储水箱，所述储水箱内设有第三换热器，所述第三换热器的顶端通过第三上升支管与上升总管连通，所述第三换热器的底端通过第三下降支管与下降总管连通，所述第三上升支管上设有第三通断阀；

所述第一换热器与第二换热器之间连通有第一导热管，所述第一导热管上设有第一开关阀；

所述第二换热器与第三换热器之间连通有第二导热管，所述第二导热管上设有第二开关阀。

进一步，所述储热罐内设有第一温度传感器，所述电解池内设有第二温度传感器；

所述第一温度传感器、第二温度传感器电连接有控制器；

所述控制器分别与第一通断阀、第二通断阀、第三通断阀、第一开关阀、第二开关阀电连接。

进一步，所述储水箱内设有分隔板，所述分隔板将储水箱的内部分隔成进水腔以及蒸馏腔，所述分隔板的底端留有连通进水腔与蒸馏腔的过流道，所述进水腔的顶端设有雨水收集组件，所述蒸馏腔的顶端设有雨水蒸馏组件。

进一步，所述雨水收集组件包括从下至上依次设置的防污罩以及收集斗，所述防污罩为倒V型，所述防污罩的底端与储水箱搭接，所述收集斗与储水箱通过定位杆连接，所述收集斗的底端与防污罩之间保留有排污道。

进一步，所述进水腔的顶端设有盖板，所述盖板上形成有下沉的导水腔，所述导水腔的侧壁贯穿有进水孔，所述进水孔储设有竖直布置的挡板，所述挡板的顶端与盖板铰接，所述挡板能够打开或关闭进水孔。

进一步，所述雨水蒸馏组件包括倒V型的蒸馏罩，所述蒸馏罩的底端与储水箱搭接，所述蒸馏腔的内侧壁连接有环形的集水座，所述集水座的顶端开设有集水腔，所述集水腔与电解池连通。

进一步，所述储水箱的底端连通有排污管，所述排污管上设有排污阀。

进一步，所述电解池内设有第一液位传感器，所述储水箱内设有第二液位传感器，所述电解池连通有第一补水管，所述第一补水管上设有第一补水阀，所述储水箱连通有第二补水管，所述第二补水管上设有第二补水阀，所述第一液位传感器、第二液位传感器、第一补水阀、第二补水阀分别与控制器电连接。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型设有储热罐，其中，储热罐能够储存光伏板以及电解池在运行过程中所产生的热量。当储热罐达到其温度上限后，光伏板以及电解池所产生的热量则传递至储水箱内的第三换热器，从而对光伏板以及电解池进行有效的散热，有效地避免了光伏板以及电解池的温度过高。此外，当电解池经过夜间的停机后，在运行的初期，储热罐内的热量反馈给电解池，从而在运行的初期提高了电解液的加热速度，有利于在有限的光照时间内实现最大的能量转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例的整体结构示意图；

图2为本实施例的部分结构示意图。

附图标记说明：

光伏板11，换热管12，上升总管13，下降总管14，第一温度传感器15，

储热罐21，第一换热器22，第一上升支管23，第一下降支管24，第一通断阀25，第二温度传感器26，

电解池31，第二换热器32，第二上升支管33，第二下降支管34，第二通断阀35，第三温度传感器36，

储水箱41，第三换热器42，第三上升支管43，第三下降支管44，第三通断阀45，分隔板46，过流道47，

雨水收集组件48，防污罩481，收集斗482，定位杆483，排污道484，盖板485，导水腔486，挡板487，

雨水蒸馏组件49，蒸馏罩491，集水座492，集水腔493，

第一导热管51，第一开关阀52，

第二导热管61，第二开关阀62，

排污管81，排污阀82，

第一液位传感器301，第一补水管302，第一补水阀303，第二液位传感器401，第二补水管402，第二补水阀403。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

如附图所示的一种户外光伏制氢装置，包括电解池31，还包括与电解池31电连接的光伏板11，光伏板11的底端紧贴有倾斜向上延伸的换热管12，换热管12的顶端连通有上升总管13，换热管12的底端连通有下降总管14；

还包括储热罐21，储热罐21内设有第一换热器22，第一换热器22的顶端通过第一上升支管23与上升总管13连通，第一换热器22的底端通过第一下降支管24与下降总管14连通，第一上升支管23上设有第一通断阀25；

还包括设于电解池31内的第二换热器32，第二换热器32的顶端通过第二上升支管33与上升总管13连通，第二换热器32的底端通过第二下降支管34与下降总管14连通，第二上升支管33上设有第二通断阀35；

还包括储水箱41，储水箱41内设有第三换热器42，第三换热器42的顶端通过第三上升支管43与上升总管13连通，第三换热器42的底端通过第三下降支管44与下降总管14连通，第三上升支管43上设有第三通断阀45；

第一换热器22与第二换热器32之间连通有第一导热管51，第一导热管51上设有第一开关阀52；

第二换热器32与第三换热器42之间连通有第二导热管61，第二导热管61上设有第二开关阀。

优选的，换热管12内设有第一温度传感器15，储热罐21内设有第二温度传感器26，电解池31内设有第三温度传感器36；

第一温度传感器15、第二温度传感器26、第三温度传感器36电连接有控制器；

控制器分别与第一通断阀25、第二通断阀35、第三通断阀45、第一开关阀52、第二开关阀电连接。

其中，第一温度传感器15用于获取换热管12的温度值，第二温度传感器26用于获取储热罐21的温度值，第三温度传感器36用于获取电解池31的温度值。第一通断阀25、第二通断阀35、第三通断阀45、第一开关阀52、第二开关阀均为电磁阀，控制器能够控制第一通断阀25、第二通断阀35、第三通断阀45、第一开关阀52、第二开关阀的打开或关闭。

本实施例的运行原理为：

之一，假设在运行的初期，储热罐21和电解池31的温度均等于环境温度，换热管12的温度高于环境温度，则第一通断阀25、第三通断阀45、第一开关阀52、第二开关阀均关闭，第二通断阀35打开。这样，一方面，电解池31内的电解液在自身电解反应的作用下得到加热；另一方面，光伏板11运行过程中产生的热量也会传递给电解池31内的电解液，从而提高了电解液的加热速度。具体的，光伏板11运行过程中产生的热量使换热管12内的冷却液的温度升高，而冷却液在温度升高后比重会减轻，于是，换热管12内温度较高的冷却液便经上升总管13、第二上升支管33进入第二换热器32的上部，接着，温度较高的冷却液在通过第二换热器32将热量传递给电解液后温度下降，而温度较低的冷却液的比重较大，于是，温度较低的冷却液便经过第二下降支管34、下降总管14重新流入换热管12。

之二，假设运行至中期，电解液的温度已达到其额定工作温度，且未超过其温度阈值，则第二通断阀35、第三通断阀45、第二开关阀62均关闭，第一通断阀25、第一开关阀52均打开。这样，一方面，电解池31的电解反应所产生的热量便会通过第一导热管51传递给储热罐21；另一方面，光伏板11运行过程中产生的热量也会传递给储热罐21，从而使储热罐21得以储存光伏板11以及电解池31在运行过程中所产生的热量。

之三，假设运行至末期，当储热罐21达到其温度上限后，则第一通断阀25、第二通断阀35、第一开关阀52均关闭，第三通断阀45、第二开关阀均打开，这样，光伏板11以及电解池31在运行过程中所产生的热量便会传递给第三换热器42，接着由第三换热器42发散给储水箱41内的冷却水，从而对光伏板11以及电解池31进行有效的散热，有效地避免了光伏板11以及电解池31的温度过高。

之四，接上述，假设本实施例经过夜间停机后重新启动，此时储热罐21的温度高于环境温度，电解池31的温度等于环境温度，则第一通断阀25、第三通断阀45、第二开关阀62均关闭，第一开关阀52、第二通断阀35均打开，这样，储热罐21内的热量以及光伏板11运行过程中产生的热量便会传递给电解池31，从而在运行的初期提高电解液的加热速度。

优选的，储水箱41内设有分隔板46，分隔板46将储水箱41的内部分隔成进水腔以及蒸馏腔，分隔板46的底端留有连通进水腔与蒸馏腔的过流道47，进水腔的顶端设有雨水收集组件48，蒸馏腔的顶端设有雨水蒸馏组件49。

优选的，雨水收集组件48包括从下至上依次设置的防污罩481以及收集斗482，防污罩481为倒V型，防污罩481的底端与储水箱41搭接，收集斗482与储水箱41通过定位杆483连接，收集斗482的底端与防污罩481之间保留有排污道484。

优选的，进水腔的顶端设有盖板485，盖板485上形成有下沉的导水腔486，导水腔486的侧壁贯穿有进水孔，进水孔储设有竖直布置的挡板487，挡板487的顶端与盖板485铰接，挡板487能够打开或关闭进水孔。

具体的，降雨时，雨水从上至下依次流经收集斗482、防污罩481后进入导水腔486，紧接着雨水推动挡板487向进水腔的内侧翻转，从而打开进水孔，随后导水腔486内的雨水便经进水孔流入进水腔内。不降雨时，挡板487在自身重力的作用下将进水孔封闭，从而有效地防止了进水腔内的水蒸汽经进水孔逃逸，有利于降低进水腔内雨水的损耗。

优选的，雨水蒸馏组件49包括倒V型的蒸馏罩491，蒸馏罩491的底端与储水箱41搭接，蒸馏腔的内侧壁连接有环形的集水座492，集水座492的顶端开设有集水腔493，集水腔493与电解池31连通。具体的，首先，蒸馏腔内的雨水在吸收热量后变成水蒸气，并沿蒸馏腔上升；接着，上升的水蒸气在蒸馏罩491的内壁冷凝；然后，冷凝的水珠沿着蒸馏罩491的内壁流入集水腔493，最终流入电解池31，从而对电解池31进行补水。

优选的，储水箱41的底端连通有排污管81，排污管81上设有排污阀82。

优选的，为避免电解池31和储水箱41内的水位过低，电解池31内设有第一液位传感器301，储水箱41内设有第二液位传感器401，电解池31连通有第一补水管302，第一补水管302上设有第一补水阀303，储水箱41连通有第二补水管402，第二补水管402上设有第二补水阀403，第一液位传感器301、第二液位传感器401、第一补水阀303、第二补水阀403分别与控制器电连接。具体的，第一补水管302、第二补水管402均与自来水管连通。当电解池31内的水位过低时，第一液位传感器301被触发，控制器控制第一补水阀303打开，使自来水管内的纯净水经第一补水管302进入电解池31，从而对电解池31进行补水。当储水箱41内的水位过低时，第二液为传感器被触发，控制器控制第二补水阀403打开，使自来水管内的纯净水经第二补水管402进水储水箱41，从而对储水箱41进行补水。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种户外光伏制氢装置，包括电解池，其特征在于，还包括与电解池电连接的光伏板，所述光伏板的底端紧贴有倾斜向上延伸的换热管，所述换热管的顶端连通有上升总管，所述换热管的底端连通有下降总管；

还包括储热罐，所述储热罐内设有第一换热器，所述第一换热器的顶端通过第一上升支管与上升总管连通，所述第一换热器的底端通过第一下降支管与下降总管连通，所述第一上升支管上设有第一通断阀；

还包括设于电解池内的第二换热器，所述第二换热器的顶端通过第二上升支管与上升总管连通，所述第二换热器的底端通过第二下降支管与下降总管连通，所述第二上升支管上设有第二通断阀；

还包括储水箱，所述储水箱内设有第三换热器，所述第三换热器的顶端通过第三上升支管与上升总管连通，所述第三换热器的底端通过第三下降支管与下降总管连通，所述第三上升支管上设有第三通断阀；

所述第一换热器与第二换热器之间连通有第一导热管，所述第一导热管上设有第一开关阀；

所述第二换热器与第三换热器之间连通有第二导热管，所述第二导热管上设有第二开关阀。

2.根据权利要求1所述的一种户外光伏制氢装置，其特征在于，所述换热管内设有第一温度传感器，所述储热罐内设有第二温度传感器，所述电解池内设有第三温度传感器；

所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器电连接有控制器；

所述控制器分别与第一通断阀、第二通断阀、第三通断阀、第一开关阀、第二开关阀电连接。

3.根据权利要求1所述的一种户外光伏制氢装置，其特征在于，所述储水箱内设有分隔板，所述分隔板将储水箱的内部分隔成进水腔以及蒸馏腔，所述分隔板的底端留有连通进水腔与蒸馏腔的过流道，所述进水腔的顶端设有雨水收集组件，所述蒸馏腔的顶端设有雨水蒸馏组件。

4.根据权利要求3所述的一种户外光伏制氢装置，其特征在于，所述雨水收集组件包括从下至上依次设置的防污罩以及收集斗，所述防污罩为倒V型，所述防污罩的底端与储水箱搭接，所述收集斗与储水箱通过定位杆连接，所述收集斗的底端与防污罩之间保留有排污道。

5.根据权利要求4所述的一种户外光伏制氢装置，其特征在于，所述进水腔的顶端设有盖板，所述盖板上形成有下沉的导水腔，所述导水腔的侧壁贯穿有进水孔，所述进水孔储设有竖直布置的挡板，所述挡板的顶端与盖板铰接，所述挡板能够打开或关闭进水孔。

6.根据权利要求3所述的一种户外光伏制氢装置，其特征在于，所述雨水蒸馏组件包括倒V型的蒸馏罩，所述蒸馏罩的底端与储水箱搭接，所述蒸馏腔的内侧壁连接有环形的集水座，所述集水座的顶端开设有集水腔，所述集水腔与电解池连通。

7.根据权利要求3所述的一种户外光伏制氢装置，其特征在于，所述储水箱的底端连通有排污管，所述排污管上设有排污阀。

8.根据权利要求1所述的一种户外光伏制氢装置，其特征在于，所述电解池内设有第一液位传感器，所述储水箱内设有第二液位传感器，所述电解池连通有第一补水管，所述第一补水管上设有第一补水阀，所述储水箱连通有第二补水管，所述第二补水管上设有第二补水阀，所述第一液位传感器、第二液位传感器、第一补水阀、第二补水阀分别与控制器电连接。