一種水氫運動器材、跑步機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于日常用品技術領域，涉及一種運動器材，尤其涉及一種水氫運動器材；同時，本發(fā)明還涉及一種水氫跑步機。
【背景技術】
[0002]運動器材(sporting equipment)是競技體育比賽和健身鍛煉所使用的各種器械、裝備及用品的總稱。體育器材與體育運動相互依存，相互促進。
[0003]部分運動器材需要利用交流電才能工作，如跑步機、踏步機、動感單車等。而在很多情況下，人們希望在戶外沒有交流電的情況下也能使用運動器材。現(xiàn)有的運動器材無法完成該工作。
[0004]有鑒于此，如今迫切需要設計一種新的運動器材，以便克服現(xiàn)有運動器材存在的上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是:提供一種水氫運動器材，可利用甲醇制得氫氣發(fā)電作為運動器材的能源，可以將運動器材用于沒有交流電的場所。
[0006]此外，本發(fā)明還提供一種水氫跑步機，可利用甲醇制得氫氣發(fā)電作為跑步機的能源，可以將跑步機用于沒有交流電的場所。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0008]—種水氫運動器材，所述運動器材包括:運動器材本體、甲醇制氫系統(tǒng)、氫氣發(fā)電系統(tǒng)，甲醇制氫系統(tǒng)、氫氣發(fā)電系統(tǒng)、運動器材本體依次連接；
[0009]所述運動器材本體包括機械部分、電機驅(qū)動機構、電器控制部分，電器控制部分、電機驅(qū)動機構、機械部分依次連接，電器控制部分、電機驅(qū)動機構需要電能驅(qū)動；所述運動器材本體設有連接線纜，連接線纜與氫氣發(fā)電系統(tǒng)連接；
[0010]所述甲醇制氫系統(tǒng)包括制氫子系統(tǒng)、氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)、收集利用子系統(tǒng)，制氫子系統(tǒng)、氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)、氫氣發(fā)電系統(tǒng)、收集利用子系統(tǒng)依次連接；
[0011]所述制氫子系統(tǒng)利用甲醇水制備氫氣，所述制氫子系統(tǒng)包括固態(tài)氫氣儲存容器、液體儲存容器、原料輸送裝置、快速啟動裝置、制氫設備、膜分離裝置；
[0012]所述制氫設備包括換熱器、氣化室、重整室；膜分離裝置設置于分離室內(nèi)，分離室設置于重整室的里面；所述固態(tài)氫氣儲存容器、液體儲存容器分別與制氫設備連接；液體儲存容器中儲存有液態(tài)的甲醇和水；
[0013]所述快速啟動裝置為制氫設備提供啟動能源；所述快速啟動裝置包括第一啟動裝置、第二啟動裝置；所述第一啟動裝置包括第一加熱機構、第一氣化管路，第一氣化管路的內(nèi)徑為1?2mm，第一氣化管路緊密地纏繞于第一加熱機構上；所述第一氣化管路的一端連接液體儲存容器，通過原料輸送裝置將甲醇送入第一氣化管路中；第一氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過點火機構點火燃燒；或者，第一氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達到自燃點，甲醇從第一氣化管路輸出后直接自燃；所述第二啟動裝置包括第二氣化管路，第二氣化管路的主體設置于所述重整室內(nèi)，第一氣化管路或/和第二氣化管路輸出的甲醇為重整室加熱的同時加熱第二氣化管路，將第二氣化管路中的甲醇氣化；所述重整室內(nèi)壁設有加熱管路，加熱管路內(nèi)放有催化劑；所述快速啟動裝置通過加熱所述加熱管路為重整室加熱；所述制氫系統(tǒng)啟動后，制氫系統(tǒng)通過制氫設備制得的氫氣提供運行所需的能源；
[0014]所述快速啟動裝置的初始啟動能源為若干太陽能啟動模塊，太陽能啟動模塊包括依次連接的太陽能電池板、太陽能電能轉(zhuǎn)換電路、太陽能電池；太陽能啟動模塊為第一加熱機構提供電能；或者，所述快速啟動裝置的初始啟動能源為手動發(fā)電機，手動發(fā)電機將發(fā)出的電能存儲于電池中；
[0015]所述催化劑包括Pt的氧化物、Pd的氧化物、Cu的氧化物、Fe的氧化物、Zn的氧化物、稀土金屬氧化物、過渡金屬氧化物；其中，貴金屬Pt含量占催化劑總質(zhì)量的0.6%?1.8%，Pd含量占催化劑總質(zhì)量的1.1%?4%，Cu的氧化物占催化劑總質(zhì)量的6%?12%，F(xiàn)e的氧化物占催化劑總質(zhì)量的3%?8%，Zn的氧化物占催化劑總質(zhì)量的8%?20%，稀土金屬氧化物占催化劑總質(zhì)量的6 %?40 %，其余為過渡金屬氧化物；
[0016]或者，所述催化劑為銅基催化劑，包括物質(zhì)及其質(zhì)量份數(shù)為:3-17份的Cu0，3_18份的 ZnO，0.5-3 份的 ZrO，55-80 份的 A1203，1-3 份的 Ce02，1-3 份的 La203；
[0017]所述固態(tài)氫氣儲存容器中儲存固態(tài)氫氣，當制氫系統(tǒng)啟動時，通過氣化模塊將固態(tài)氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氫氣，氣態(tài)氫氣通過燃燒放熱，為制氫設備提供啟動熱能，作為制氫設備的啟動能源；
[0018]所述液體儲存容器中的甲醇和水通過原料輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化；氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進入重整室，重整室內(nèi)設有催化劑，重整室下部及中部溫度為300 °C?420 °C;所述重整室上部的溫度為400 °C?570 °C;重整室與分離室通過連接管路連接，連接管路的全部或部分設置于重整室的上部，能通過重整室上部的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路作為重整室與分離室之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與分離室的溫度相同或接近；所述分離室內(nèi)的溫度設定為350°C?570°C ;分離室內(nèi)設有膜分離器，從膜分離器的產(chǎn)氣端得到氫氣；
[0019]所述原料輸送裝置提供動力，將液體儲存容器中的原料輸送至制氫設備；所述原料輸送裝置向原料提供0.15?5MPa的壓強，使得制氫設備制得的氫氣具有足夠的壓強；
[0020]所述制氫設備啟動制氫后，制氫設備制得的部分氫氣或/和余氣通過燃燒維持制氫設備運行；
[0021]所述制氫設備制得的氫氣輸送至膜分離裝置進行分離，用于分離氫氣的膜分離裝置的內(nèi)外壓強之差大于等于0.7M Pa ;所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%?78%，銀占22%?25% ；
[0022]所述制氫子系統(tǒng)將制得的氫氣通過傳輸管路實時傳輸至氫氣發(fā)電系統(tǒng)；所述傳輸管路設有氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)，用于調(diào)整傳輸管路中的氣壓；所述氫氣發(fā)電系統(tǒng)利用制氫子系統(tǒng)制得的氫氣發(fā)電；
[0023]所述氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)包括微處理器、氣體壓力傳感器、閥門控制器、出氣閥、出氣管路；所述氣體壓力傳感器設置于傳輸管路中，用以感應傳輸管路中的氣壓數(shù)據(jù)，并將感應的氣壓數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理器；所述微處理器將從氣體壓力傳感器接收的該氣壓數(shù)據(jù)與設定閾值區(qū)間進行比對；當接收到的壓力數(shù)據(jù)高于設定閾值區(qū)間的最大值，微處理器控制閥門控制器打開出氣閥設定時間，使得傳輸管路中氣壓處于設定范圍，同時出氣管路的一端連接出氣閥，另一端連接所述制氫子系統(tǒng)，通過燃燒為制氫子系統(tǒng)的需加熱設備進行加熱；當接收到的壓力數(shù)據(jù)低于設定閾值區(qū)間的最小值，微處理器控制所述制氫子系統(tǒng)加快原料的輸送速度；
[0024]所述收集利用子系統(tǒng)連接氫氣發(fā)電系統(tǒng)的排氣通道出口，從排出的氣體中分別收集氫氣、氧氣、水，利用收集到的氫氣、氧氣供制氫子系統(tǒng)或/和氫氣發(fā)電系統(tǒng)使用，收集到的水作為制氫子系統(tǒng)的原料，從而循環(huán)使用；
[0025]所述收集利用子系統(tǒng)包括氫氧分離器、氫水分離器、氫氣止回閥、氧水分離器、氧氣止回閥，將氫氣與氧氣分離，而后分別將氫氣與水分離、氧氣與水分離；
[0026]所述制氫設備還包括電能估算模塊、氫氣制備檢測模塊、電能存儲模塊；所述電能估算模塊用以估算氫氣發(fā)電裝置實時發(fā)出的電能是否能滿足重整、分離時需要消耗的電能；如果滿足，則關閉快速啟動裝置；
[0027]氫氣制備檢測模塊用來檢測制氫設備實時制備的氫氣是否穩(wěn)定；若制氫設備制備的氫氣不穩(wěn)定，則控制快速啟動裝置再次啟動，并將得到的電能部分存儲于電能存儲模塊，當電能不足以提供制氫設備的消耗時使用；
[0028]所述氫氣發(fā)電系統(tǒng)為燃料電池系統(tǒng)，燃料電池系統(tǒng)包括:氣體供給裝置、電堆；所述氣體供給裝置利用壓縮的氣體作為動力，自動輸送至電堆中；所述電堆包括若干子燃料電池模塊，各個子燃料電池模塊包括至少一個超級電容；
[0029]所述燃料電池系統(tǒng)還包括空氣進氣管路、出氣管路；所述壓縮的氣體主要為氧氣；空氣與氧氣在混合容器混合后進入電堆；
[0030]所述燃料電池系統(tǒng)還包括氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括閥門調(diào)節(jié)控制裝置，以及氧氣含量傳感器或/和壓縮氣體壓縮比傳感器；
[0031]所述氧氣含量傳感器用以感應混合容器中混合的空氣與氧氣中氧氣的含量，并將感應到的數(shù)據(jù)發(fā)送至閥門調(diào)節(jié)控制裝置；
[0032]所述壓縮氣體壓縮比傳感器用以感應壓縮氧氣的壓縮比，并將感應到的數(shù)據(jù)發(fā)送至閥門調(diào)節(jié)控制裝置；
[0033]所述閥門調(diào)節(jié)控制裝置根據(jù)氧氣含量傳感器或/和壓縮氣體壓縮比傳感器的感應結果調(diào)節(jié)氧氣輸送閥門、空氣輸送閥門，控制壓縮氧氣、空氣的輸送比例；壓縮氧氣進入混合容器后產(chǎn)生的動力將混合氣體推送至電堆反應；
[0034]所述燃料電池系統(tǒng)還包括濕化系統(tǒng)，濕化系統(tǒng)包括濕度交換容器、濕度交換管路，濕度交換管路為空氣進氣管路的一部分；所述反應后氣體出氣管路輸送至濕度交換容器，
[0035]所述濕度交換管路的材料只透水不透氣，使得反應后氣體與自然空氣進行濕度交換，而氣體之間無法流通。
[0036]—種水氫運動器材，所述運動器材包括:運動器材本體、甲醇制氫系統(tǒng)、氫氣發(fā)電系統(tǒng)，甲醇制氫系統(tǒng)、氫氣發(fā)電系統(tǒng)、運動器材本體依次連接；所述甲醇制氫系統(tǒng)利用甲醇水蒸氣重整制備氫氣，氫氣通過鍍有鈀銀合金的膜分離裝置獲得高純度的氫氣，獲取的氫氣通過氫氣發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，發(fā)出的電能供運動器材本體工作。
[0037]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述甲醇制氫系統(tǒng)包括制氫子系統(tǒng)、氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)、收集利用子系統(tǒng)，制氫子系統(tǒng)、氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)、氫氣發(fā)電系統(tǒng)、收集利用子系統(tǒng)依次連接;
[0038]所述制氫子系統(tǒng)利用甲醇水制備氫氣，所述制氫子系統(tǒng)包括固態(tài)氫氣儲存容器、液體儲存容器、原料輸送裝置、快速啟動裝置、制氫設備、膜分離裝置；
[0039]所述制氫設備包括換熱器、氣化室、重整室；膜分離裝置設置于分離室內(nèi)，分離室設置于重整室的里面；所述固態(tài)氫氣儲存容器、液體儲存容器分別與制氫設備連接；液體儲存容器中儲存有液態(tài)的甲醇和水；
[0040]所述快速啟動裝置為制氫設備提供啟動能