專利名稱：太陽-氫能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能、風(fēng)能、氫能等可再生能源與新能源技術(shù)領(lǐng)域，是一種 太陽能-氫能-用戶的可再生能源鏈系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
環(huán)境污染和能源危機己日益嚴(yán)峻，直接威脅著人類的生存和發(fā)展。用太陽 能、風(fēng)能發(fā)電是一種清潔、友好、無窮無盡的可再生能源，太陽能不只意味著 來自太陽的陽光，還有一些太陽間接創(chuàng)造的能量，比如風(fēng)力發(fā)電、電力發(fā)電、 海洋熱能和海浪潮汐等，但由于太陽能、風(fēng)能等可再生能源的間歇性和不易儲 存及運輸?shù)忍攸c，需要一種高效清潔的能源載體作為可再生能源和用戶之間的 橋梁。氫能以其清潔、高效的特點被公認(rèn)為未來最有潛力的能源載體。在目前 的各種制氫技術(shù)中，利用可再生能源所產(chǎn)生的電能作為動力來電解水是最為成 熟和最有潛力的技術(shù)。太陽和氫能的"聯(lián)合"稱為太陽-氫能系統(tǒng)，構(gòu)成了太陽
能-氫能-用戶的能源鏈。(見圖3) 說明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電解水制取氫的新技術(shù)，該技術(shù)的理論基礎(chǔ)是將 制取氫所耗掉的電量回收，用回收的電量再使電解槽產(chǎn)生電解所需的電壓，如 此反復(fù)，可大大降低電解所耗費的電能。
下面采用對比的方法對本發(fā)明的電解技術(shù)加以闡述。
見圖l，這一個電解槽，E為直流電源，該系統(tǒng)中有電流I流通，在陰極附 近有2H++2e=H2。我們先從物理含義方面講述傳統(tǒng)的電解制氫技術(shù)的缺點所在。
假定電解槽兩端有I電流流過，時間為t，則其電量Q二IT。假定il=100%。 由于Q的存在，在電解槽兩端有電壓U，總能量W^UIT。當(dāng)I流通t時間，在陰 極表面附近必然有Q/2的氫分子數(shù)逸出。實際上，當(dāng)有Q/2分子數(shù)逸出之后，Q^T不存在了， U也不存在了， W=0，即整個能量耗盡，整個過程就結(jié)束了，再 也不會有一個H2分子逸出。這是傳統(tǒng)的電解技術(shù)的致使的、不可克服的缺點。
下面我們?nèi)钥磮D1，該系統(tǒng)電耗為W^IT， U是維持電解槽兩端電壓，I是 維持其電流，t是時間〉0，在這三個物理量中，t是時間，不可能做技術(shù)變化， 但是，上式可以變成W二UHMJQ……(1)
本發(fā)明能夠使整個物理概念非常明確。其中U是維持電解槽兩端電壓，Q就 不是電流的概念了，而是在陰極附近，2『+26中的26的概念。也就是說，電解 H2量不在I大小，而在于供給電解系統(tǒng)的電量多少。
再看U與電量Q在電解系統(tǒng)中的依存關(guān)系。有U，說明有Q;有Q也必然形 成U。沒有U也就可以說沒有Q;沒有Q也建立不起來U。這就是U、 Q的依存關(guān) 系。
根據(jù)公式(1)得出電解系統(tǒng)氫氣由電量Q決定，又由于U、 Q的依存關(guān)系， 我們沒計出在電解制氫過程中， 一方面進行電解制取氫氣，同時把制取氫氣所 耗掉的電量回收。我們把它叫做在電解過程中的U、 Q分開，這是本發(fā)明的基本 理論基礎(chǔ)。有了回收的電量Q，就有與Q相當(dāng)?shù)碾妷骸＿@樣H2電解出來以后，電 量Q以及與之相當(dāng)?shù)碾妷喝匀淮嬖?，所以也就有與Q及相當(dāng)電壓決定的能量W 存在，能量沒有因制取氫氣而全部消耗掉，也是與傳統(tǒng)的電解制氫技術(shù)的根本 區(qū)別。
實現(xiàn)上述原理所需的裝置敘述如下
電解水制氫裝置，其特征在于該裝置由供電電源、電解槽、電量回收裝 置、控制器構(gòu)成，供電電源分別與電解槽和控制器相連接，用來給電解槽和控 制器供電；電解槽與電量回收裝置相連接，電量回收裝置里裝有陰極板和陽極 板，通過陰極板和陽極板組成的電場一方面回收電解所消耗的電量，另一方面 將所回收的電量再次輸送到電解槽中，供給電解所需的電壓；控制器與電量回 收裝置相連接，用來控制電量回收的時間和數(shù)量，控制器由PLC可編程序控制 器和控制開關(guān)組成。
PLC可編程序控制器和控制開關(guān)是市場上的市售產(chǎn)品。
本發(fā)明所提供的電解制取氫氣的技術(shù)和裝置是科技發(fā)展只上電解水制取氫氣的突破，將制取氫氣所耗掉的電量回收，用回收的電量再使電解槽產(chǎn)生電解 所需的電壓，如此反復(fù)，可大大降低電解所耗費的電能。這項發(fā)明的出現(xiàn)將使 人類高效、廉價地利用太陽-氫能可再生能源系統(tǒng)。


圖l是傳統(tǒng)的電解水制氫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的電解水制氫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3電能或太陽能-電解水-儲氫系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 具體實施方案
見圖2， i-供電電源，分兩部分供電， 一部分供電解槽部分，另一部分供控 制器。
n-回收電量設(shè)備。m-電解槽部分。其中A線為供槽電解的供電線。
iv-控制器，B線為控制電解槽的控制線。
兩塊電度表各測量供電解槽電解耗電和供控制器耗電。
實驗i:
步驟如下
第一步1)送上電源之前，把A斷開，不給電解槽供電；控制器工作。
2) 現(xiàn)象電解槽由于無電源供給，沒有H2逸出，回收電量設(shè)備ii無電壓。
3) 結(jié)論不出H2，說明控制器本身無泄露給電解槽電壓，控制器只起控制 作用。
回收電量設(shè)備n無電，說明無電解，無氫氣逸出，無電量回收，因此，w^q^。
第二步l)清零，使設(shè)備恢復(fù)原始狀態(tài)后，把A線接上，即給電解槽供電； 把B線斷開，即控制器失電不起控制作用；
2) 現(xiàn)象電解槽有H2逸出，當(dāng)過一段時間，雖然A線仍接通，即仍對電解
槽供電，這時并無H2繼續(xù)逸出。
回收電量設(shè)備n無電壓。
3) 結(jié)論不出H2，這說明有w二uq;過一段時間之后無氫氣逸出，說明無控 制器時，電解不進行。
第三步1)清零，即設(shè)備恢復(fù)原始狀態(tài)，把B線接上，即給控制器送電，此時量度控制器耗電的電表一直工作到電解結(jié)束；同時把A線接上，給電解槽 供電，此時量度電解耗電的電表工作，過一段時間后，A線打開， 一直到電解完 了A線仍未接上。
2) 現(xiàn)象電解槽一直有氫氣逸出，回收電量設(shè)備II一直有電壓U，當(dāng)然也 有Q。
3) 結(jié)論檢測數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明的電解技術(shù)理論和實驗都成立。 遼寧省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗所受鞍山市科技局及遼寧省科技廳的委托，對該
實驗裝置進行了檢測，并出具了科技成果鑒定。
在電解過程中，采用分開技術(shù)，耗費相同的電量，將會使現(xiàn)有電解出氫氣 量增加到現(xiàn)在的兩部多或者近三倍。我們知道在工廠電解氫氣車間，傳統(tǒng)的電 解耗電在5.5度/m3，如采用分開技術(shù)，其耗電在2度/m3。廉價的氫為太陽能到 用戶之間搭起了橋梁，使太陽-氫能系統(tǒng)的低成本產(chǎn)業(yè)化成為可能。
權(quán)利要求
1、太陽-氫能系統(tǒng)的發(fā)明解決了電解水制氫耗能大的問題，其特征在于該裝置由供電電源、電解槽、電量回收裝置、控制器構(gòu)成，供電電源分別與電解槽和控制器相連接，用來給電解槽和控制器供電；電解槽與電量回收裝置相連接，電量回收裝置里裝有陰極板和陽極板，通過陰極板和陽極板組成的電場一方面回收電解所消耗的電量，另一方面將所回收的電量一次或多次輸送到電解槽中，供給電解所需的電壓；控制器與電量回收裝置相連接用來控制電量回收的時間和數(shù)量，控制器由PLC可編程序控制器和自動控制系統(tǒng)組成。
2、 太陽-氫能系統(tǒng)發(fā)明技術(shù)的又一特征電解水所用電能，包括太陽 能、風(fēng)能、水力能、海洋熱能和海浪潮汐，生物質(zhì)能、核能、石化燃料等 電能，采用電量回收裝置回收電解所消耗的電量并多次循環(huán)利用回收的電
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能、風(fēng)能、氫能等技術(shù)領(lǐng)域，由于太陽能、風(fēng)能等可再生能源的間隙性和不易儲存及運輸?shù)奶攸c，需要一種高效清潔的能源載體作為可再生能源和用戶之間的橋梁，氫能以清潔、高效的特點被公認(rèn)為是未來最有潛力的能源載體，本發(fā)明電解水新技術(shù)，利用系統(tǒng)的回收理論，可以回收電解所消耗的電量，并可再次利用回收的電量制氫，這樣就解決了電解水耗電大的瓶頸問題，使太陽-氫能系統(tǒng)的低成本產(chǎn)業(yè)化成為可能。
文檔編號C25B9/04GK101407922SQ20081022859
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者范增勛 申請人:范增勛