本發(fā)明涉及發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種生物尿素發(fā)電綜合系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著世界石油燃料的日益短缺和對溫室氣體排放危害的認識，氫燃燒由于熱量高，不產(chǎn)生co和co2僅產(chǎn)生水的特點，而被日益關(guān)注。許多研究表明，有機物質(zhì)制氫或發(fā)電有望可持續(xù)性解決一些環(huán)境和能源問題，有機物生物產(chǎn)氫或發(fā)電是其衛(wèi)生無害化和資源化途徑的重要選擇之一。

尿液是我們身體大循環(huán)排出的“廢物”，成分是95％的水加5％的代謝物，其中尿素占2％。一個尿素分子含有4個氫原子，最關(guān)鍵的是，尿素中的氫原子不像水中的氫原子那樣結(jié)合得很緊密，因此“拆開”這些化學(xué)鍵所需的能量會比較少，這樣將使得制氫的效率更高。尿素溶液在電解狀態(tài)下，會產(chǎn)生氫氣，氫氣作為燃料可使燃氣發(fā)動機做功，從而帶動發(fā)電機發(fā)電。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種生物尿素發(fā)電綜合系統(tǒng)，利用人或動物的尿液，通過電解實現(xiàn)一種尿液即為尿素溶液電解后發(fā)電的完整發(fā)電系統(tǒng)，完全實現(xiàn)生物能源發(fā)電。

本發(fā)明提供了一種生物尿素發(fā)電綜合系統(tǒng)，包括：

尿素溶液電解罐，其內(nèi)設(shè)置正極、負極、尿素溶液入口和氣體出口，用于儲存尿素溶液并對尿素溶液進行電解；

尿素溶液供給裝置，其出口與所述尿素溶液入口連接，為所述尿素溶液電解罐提供尿素溶液；

太陽能光伏電源，其與所述正極和所述負極連接，為所述正極和所述負極提供直流電源作為電解電源；

儲氣罐，其入口與所述氣體出口連接，儲存所述尿素溶液電解罐內(nèi)產(chǎn)生的氣體，為燃氣發(fā)動機提供氣體燃料；

燃氣發(fā)動機，其輸入端通過輸氣管路與所述儲氣罐出口連接，將氣體燃燒產(chǎn)生的動力能量傳遞給發(fā)電機；

發(fā)電機，其輸入端與所述燃氣發(fā)動機輸出端連接，將氣體燃料燃燒產(chǎn)生的動力能量轉(zhuǎn)換成電能；

動力配電箱，其輸入端與所述發(fā)電機輸出端連接，將所述發(fā)電機產(chǎn)生的電能輸送至就地及遠方用戶。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述太陽能光伏電源包括：

太陽能電池板陣列，其包括若干個將光子能轉(zhuǎn)換成電能的太陽能電池板組成的光伏串列；

防雷匯流箱，其輸入端與若干個光伏串列連接，將若干個光伏串列匯流；

控制器，其輸入端通過低壓銅芯鎧裝三芯電纜與防雷匯流箱輸出端連接，所述控制器輸出端通過低壓銅芯鎧裝三芯電纜與所述正極、所述負極連接。

蓄電池，其通過直流電纜與所述控制器連接。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述尿素溶液電解罐內(nèi)設(shè)置鎳合金催化劑。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述尿素溶液供給裝置包括：

尿素源，其通過尿液輸送管路與尿素脫水機入口連接；

尿素脫水機，其出口通過管路與所述尿素溶液入口連接；

流量計，其設(shè)于所述尿素脫水機和所述尿素溶液電解罐之間的管路上。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述儲氣罐和所述燃氣發(fā)動機之間的輸氣管路上依次設(shè)有絲網(wǎng)過濾機、冷干脫水機、增壓風(fēng)機和阻火器，所述絲網(wǎng)過濾機入口通過管路與所述儲氣罐出口連接，所述絲網(wǎng)過濾機出口通過管路與所述冷干脫水機入口連接，所述冷干脫水機出口通過管路與所述增壓風(fēng)機入口連接，所述增壓風(fēng)機出口通過管路與所述阻火器入口連接，所述阻火器出口通過管路與所述燃氣發(fā)動機輸入端連接。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述發(fā)電機輸出端通過動力電纜與所述動力配電箱輸入端連接，所述發(fā)電機和所述動力配電箱之間的動力電纜上設(shè)置開關(guān)箱，所述開關(guān)箱輸入端與所述發(fā)電機輸出端連接，所述開關(guān)箱輸出端與所述動力配電箱輸入端連接。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述動力配電箱包括就地用動力配電箱和遠方用戶動力配電箱，所述就地用動力配電箱和所述遠方用戶動力配電箱的輸入端均與所述開關(guān)箱輸出端連接。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述尿素溶液電解罐底部設(shè)有廢水排放閥。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述儲氣罐上設(shè)有壓力計。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述尿素溶液電解罐的罐體外殼接地。

本發(fā)明的有益效果為：

1、尿液方便容易獲得，節(jié)約能源，系統(tǒng)安全可靠，實現(xiàn)綜合新能源發(fā)電；

2、利用人或動物的尿液，電解產(chǎn)生氫氣后，作為燃料發(fā)電，減少了環(huán)境的污染；

3、利用太陽能發(fā)電所得直流電源，無需逆變，直接作為電解電源，節(jié)約能源；

4、采用鎳合金作為催化劑，可以加速尿素溶液的電解，提高電解效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例所述的一種生物尿素發(fā)電綜合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例所述的一種生物尿素發(fā)電綜合系統(tǒng)的平面布置示意圖；

圖3為圖1中太陽能光伏發(fā)電電源的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的生物尿素發(fā)電綜合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建筑示意圖；

圖5為圖4的斷面圖。

圖中，

1、太陽能電源；2、尿素溶液電解罐；2-1、正極；2-2、負極；2-3、廢水排放閥；3、儲氣罐；3-1、壓力計；4、絲網(wǎng)過濾機；5、冷干脫水機；6、增壓風(fēng)機；7、阻火器；8、燃氣發(fā)動機；9、發(fā)電機；10、開關(guān)箱；11、就地用動力配電箱；12、用戶動力配電箱；13、尿素源；14、尿素脫水機；15、流量計；16、太陽能電池板；17、防雷匯流箱；18、控制器；19、蓄電池；20、尿毒電解發(fā)電車間廠房；21、光伏發(fā)電控制室。

具體實施方式

下面通過具體的實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述。

如圖1和2所示，本發(fā)明實施例所述的一種生物尿素發(fā)電綜合系統(tǒng)，包括：尿素溶液供給裝置、太陽能光伏電源1、尿素溶液電解罐2、儲氣罐3、燃氣發(fā)動機8、發(fā)電機9、動力配電箱。

尿素溶液電解罐2內(nèi)設(shè)置正極2-1、負極2-2、尿素溶液入口和氣體出口，用于儲存尿素溶液并對尿素溶液進行電解。尿素溶液供給裝置出口與尿素溶液入口連接，為尿素溶液電解罐2提供尿素溶液。太陽能光伏電源1與正極2-1和負極2-2連接，為正極2-1和負極2-2提供直流電源作為電解電源。儲氣罐3入口與氣體出口連接，儲存尿素溶液電解罐2內(nèi)產(chǎn)生的氣體，為燃氣發(fā)動機8提供氣體燃料。燃氣發(fā)動機8輸入端通過輸氣管路與儲氣罐3出口連接，將氣體燃燒產(chǎn)生的動力能量傳遞給發(fā)電機9。發(fā)電機9輸入端與燃氣發(fā)動機8輸出端連接，將氣體燃料燃燒產(chǎn)生的動力能量轉(zhuǎn)換成電能。動力配電箱輸入端與發(fā)電機9輸出端連接，將發(fā)電機9產(chǎn)生的電能輸送至就地及遠方用戶。尿素溶液電解罐2中尿素電解反應(yīng)為：陽極co(nh2)2+8oh^--6e^-＝co3^2-+n2+6h20，陰極6h2o+6e^-＝3h2+6oh^-。其電解產(chǎn)物氣體主要為氫氣，并有很少量的氮氣。

如圖3所示，太陽能光伏電源1包括：太陽能電池板陣列、防雷匯流箱17、控制器18和蓄電池19。太陽能電池板陣列包括若干個將光子能轉(zhuǎn)換成電能的太陽能電池板16組成的光伏串列。防雷匯流箱17輸入端與若干個光伏串列連接，將若干個光伏串列匯流?？刂破?8輸入端通過低壓銅芯鎧裝三芯電纜與防雷匯流箱17輸出端連接，控制器18輸出端通過低壓銅芯鎧裝三芯電纜與陽極2-1、陰極2-2連接。蓄電池19通過直流電纜與控制器18連接。其中，在太陽能電池板無法提供電源時，蓄電池提供電解電源。

進一步的，為了加速尿素溶液的電解，提高電解效率，尿素溶液電解罐2內(nèi)設(shè)置鎳合金催化劑。

進一步的，尿素溶液供給裝置包括：尿素源13、尿素脫水機14和流量計15。尿素源13通過尿液輸送管路與尿素脫水機14入口連接。尿素脫水機14出口通過管路與尿素溶液入口連接。流量計15設(shè)于尿素脫水機14和尿素溶液電解罐2之間的管路上，用于測量輸送的尿素的流量。

進一步的，為了對電解后的氣體進行處理，儲氣罐3和燃氣發(fā)動機8之間的輸氣管路上依次設(shè)有絲網(wǎng)過濾機4、冷干脫水機5、增壓風(fēng)機6和阻火器7，絲網(wǎng)過濾機4入口通過管路與儲氣罐3出口連接，絲網(wǎng)過濾機4出口通過管路與冷干脫水機5入口連接，冷干脫水機5出口通過管路與增壓風(fēng)機6入口連接，增壓風(fēng)機6出口通過管路與阻火器7入口連接，阻火器7出口通過管路與燃氣發(fā)動機8輸入端連接。其中，絲網(wǎng)過濾機4對氣體進行過濾處理，冷干脫水機5對過濾處理后的氣體進行脫水處理，增壓風(fēng)機6對脫水后的氣體進行增壓處理，阻火器7對增壓后的氣體進行阻燃處理。

進一步的，為了實現(xiàn)發(fā)電后的電源輸出，發(fā)電機9輸出端通過動力電纜與動力配電箱輸入端連接，發(fā)電機9和動力配電箱之間的動力電纜上設(shè)置開關(guān)箱10(即為斷路器)，開關(guān)箱10輸入端與發(fā)電機9輸出端連接，開關(guān)箱10輸出端與動力配電箱輸入端連接。其中，動力配電箱包括就地用動力配電箱11和遠方用戶動力配電箱12，就地用動力配電箱11和遠方用戶動力配電箱12的輸入端均與開關(guān)箱10輸出端連接。就地用動力配電箱11用于就地所用電源，遠方用戶動力配電箱12用于輸送電源至用戶。

進一步的，為了排出尿素溶液電解罐2內(nèi)電解后的廢水，尿素溶液電解罐2底部設(shè)有廢水排放閥2-3。

進一步的，儲氣罐3上設(shè)有壓力計3-1，對儲氣罐3內(nèi)的壓力實時監(jiān)測。

尿素溶液電解罐2的罐體外殼接地。

如圖4和5所示，太陽能光伏電源1安裝在尿毒電解發(fā)電車間廠房20外部，遠方用戶動力配電箱12安裝在遠方用戶就地處，其余設(shè)備均安裝在尿毒電解發(fā)電車間廠房20內(nèi)部。其中，太陽能電池板陣列安裝在尿毒電解發(fā)電車間廠房20外部的頂部，防雷匯流箱17、控制器18和蓄電池19均安裝在與尿毒電解發(fā)電車間廠房20相鄰的光伏發(fā)電控制室21內(nèi)。

具體使用時：

太陽能電池板陣列將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并匯流，經(jīng)過控制器引出的直流電源，輸送至尿素溶液電解罐的正極和負極，提供電解電源。當(dāng)因天氣變化，室外沒有太陽光，在太陽能電池板無法提供電源時，蓄電池可提供電解電源。

將尿素脫水處理后尿素溶液輸送至尿素電解罐中進行電解反應(yīng)得到最終產(chǎn)物氫氣。

將氣體輸送至儲氣罐，經(jīng)過絲網(wǎng)過濾機過濾，冷水脫水機脫去水分，再經(jīng)過增壓風(fēng)機增壓，經(jīng)過阻火器阻燃后進入燃氣發(fā)動機，燃氣發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電，發(fā)出的電經(jīng)斷路器后引至所需的動力配電箱，輸送電源至用戶。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。