專利名稱：供電電壓范圍極寬的低成本電解水制氫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低成本的電解水制氫方法，尤其是用于作為生活燃料及交通工具燃料的一種低成本的制氫方法。
背景技術(shù)：
目前節(jié)能環(huán)保面臨的最大的問題之一是二氧化碳等溫室氣體的排放量在快速增加，同時大量的山區(qū)居民通過砍柴解決生活燃料的問題又進(jìn)一步加速了自然環(huán)境的惡化。 當(dāng)前解決這一問題的辦法是在山區(qū)農(nóng)戶家庭中推廣使用沼氣或液化氣，但由于這兩種燃料都是碳?xì)淙剂?，燃燒后的廢氣均為二氧化碳，因此，這種方法雖能解決山區(qū)居民因砍柴而破壞植被的問題，但不能減少二氧化碳的排放。氫氣燃燒后生成水，沒有生成其它污染環(huán)境的物質(zhì)，因此氫能是一種新型的清潔能源；同時，氫氣可以通過電解水制取，因而氫能也是一種可再生能源。如果能讓山區(qū)居民都用氫氣作為生活燃料，則不再存在砍柴問題，也會減小大氣中二氧化碳的排放量?，F(xiàn)階段制氫的方法主要有電解水制氫、水煤氣法制氫、由石油熱裂的合成氣和天然氣制氫、焦?fàn)t煤氣冷凍制氫、電解食鹽水的副產(chǎn)氫、釀造工業(yè)副產(chǎn)氫等。從環(huán)境保護(hù)的角度來說，電解水制氫無疑是最優(yōu)的選擇，但在目前的情況下，電解水制氫所消耗的電能很大，所需要的電費(fèi)很高，不經(jīng)濟(jì)，因而商業(yè)實(shí)用性低。此外，氫氣的體積大，儲存條件受到限制，特別是對于如交通工具等的驅(qū)動來說，使用時不容易解決長距離所需的氫氣的存儲問題。對于山區(qū)居民來說，其家庭住址固定，且每天所用燃料的數(shù)量也基本固定，同時， 氫氣的存儲空間不再成為制約技術(shù)發(fā)展的主要障礙，這就為本發(fā)明的實(shí)施提供了條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，發(fā)明一種將風(fēng)能、太陽能、潮汐能、 波浪能等其它類型的外部能源有效利用起來，經(jīng)過電能輸入裝置、逆穩(wěn)壓裝置轉(zhuǎn)化成為具有恒定輸出電壓的直流電，供電解槽電解水制取氫氣使用，從而獲得高純度的氫氣，并用有效的儲存方法解決了氫氣和氧氣的自然分離問題，排除了氫氣和氧氣相混合的安全隱患， 做到了安全儲存氫氣的寬電壓范圍供電的電解水方法。同時這種方法大大的降低了氫氣制取、儲存的成本。本發(fā)明的目的還在于解決以下三個技術(shù)問題一、解決電解水的輸入能源的問題。在本發(fā)明當(dāng)中，輸入能源為風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能、太陽能電池產(chǎn)生的電能、潮汐能產(chǎn)生的電能、波浪能產(chǎn)生的電能等。二、解決輸入電能的電壓隨外界條件變化而大幅波動，但電解槽工作需要電壓穩(wěn)定的電源來提供電能的問題。三、解決氫氣和氧氣的自然分離及純氫氣的存儲問題。本發(fā)明是通技術(shù)方案是供電電壓范圍極寬的低成本電解水制氫方法由多個電能輸入裝置⑷、A2......An)、多個逆穩(wěn)壓裝置低、B2......Bn)及電解槽(C)和氫氣儲存裝
置(D)四部分組成，其連接方法為每一個電能輸入裝置與一個逆穩(wěn)壓裝置串聯(lián)連接為一路能量處理電路，然后各個能量處理電路的輸出端正向串聯(lián)二極管后以邏輯或的形式集中向電解槽提供電解水所需的能量；電解槽輸出的氧氣經(jīng)壓力維持管道(P4)排入大氣中，而輸出的氫氣經(jīng)氫氣輸送管道(Pl)進(jìn)入到以排水法工作的氫氣儲氣罐(T)內(nèi)，同時氫氣儲氣罐 (T)內(nèi)的氫氣經(jīng)氫氣取用管道(p5)和流量可控閥門(SW)向用戶供氣。所述的電能輸入裝置由防雷壓敏電阻(Rv)、電子開關(guān)(Ka)、假負(fù)載(Ro)及過流保護(hù)電路(F)組成，其電路連接關(guān)系為電子開關(guān)(Ka)與負(fù)載(Ro)串聯(lián)連接，防雷壓敏電阻 (Rv)與電子開關(guān)(Ka)的上端及電路的輸入端相連接，過流保護(hù)電路(F)串聯(lián)在能量處理電路的主通路上，過流保護(hù)電路(F)的輸出端與電子開關(guān)(Ka)的輸入端相連。所述的逆穩(wěn)壓裝置由自動開關(guān)(Kb)、升壓電路(S)、降壓電路(J)、二級管(VD3、 VD4、VD5)、濾波電容(C)、控制裝置(Q)組成，其電路連接關(guān)系為自動開關(guān)(Kb)內(nèi)部的三個電子開關(guān)(K1、K2、K3)的輸入端與控制裝置(Q)的電壓取樣端口 <1>連接在一起，電子開關(guān)(Kl)的控制端與控制裝置(Q)的脈沖驅(qū)動端口 <4>相連，電子開關(guān)(Kl)的發(fā)射極與升壓電路⑶中的電感(Li)的一端相連，電感(Li)的另一端與IGBT(Vl)的集電極和二級管VD3的陽極相連，IGBT(Vl)控制端與控制裝置(Q)的脈沖驅(qū)動端口 <5>相連，IGBT(Vl) 的發(fā)射極接地，電子開關(guān)(Κ2)的控制端與控制裝置(Q)的脈沖驅(qū)動端口 <3>相連，電子開關(guān)(Κ2)的發(fā)射極與二級管(VD4)的陽極相連，電子開關(guān)(Κ3)的控制端與控制裝置(Q)的脈沖驅(qū)動端口 <2>相連，電子開關(guān)(Κ3)的發(fā)射極與降壓電路(J)的中的IGTB(V2)的集電極相連，IGBT (V2)的控制端與控制裝置(Q)的脈沖驅(qū)動端口 <6>相連，IGBT (V2)的發(fā)射極與二級管(VD6)的陰極和電感(L2)的一端相連，二級管(VD6)的陽極接地，電感(L2)的另一端與二級管(VD5)的陽極相連，二級管(VD3、VD4、VD5)的陰極連接在一起作為能量處理電路的總輸出端，濾波電容(C)的正極接能量處理電路的總輸出端，負(fù)極接地。所述的氫氣儲存裝置由電解槽(E)、水池(W)、氫氣儲氣罐(T)，氫氣輸送管道 (Pl)，氫氣儲氣罐(T)，排水管道(p3)，氧氣輸出管道(p2)，壓力維持管道(p4)，氫氣取用管道(P5)，流量可控閥門(SW)組成；在安裝位置上，從上到下依次為電解槽(E)、水池(W)、氫氣儲氣罐(T)；在管路的連接上，電解槽陰極室(_)的出氣端與氫氣輸送管道(pi)的上端連接，氫氣輸送管道(Pl)的下端與氫氣儲氣罐(T)的進(jìn)氣口相連，氫氣儲氣罐(T)的出水口與排水管道(P3)的下端相連，排水管道(p3)的上端與水池的底部相連；電解槽陽極室 (+)的出氣端與氧氣輸出管道(P2)的上端相連，氧氣輸出管道(p2)的下端與壓力維持管道(P4)的下端相連，壓力維持管道(p4)的上端與水池中底部相連；氫氣取用管道(p5)接于氫氣儲氣罐(T)的頂部；水池底部高于氫氣儲氣罐(T)頂部10 30cm ；排水管道(p3) 的底部低于氧氣輸出管道(P2)的底部出氣口的距離10 30cm。本發(fā)明的整體實(shí)施方案工作原理如圖1所示，由電能輸入裝置(ApA2......An),
逆穩(wěn)壓裝置(BJ2......Bn)、電解槽(C)、氫氣儲存裝置⑶四部分組成。其中(1 —A1^B1)
組成第一路能量處理電路，(2 — A2 — B2)組成第二路能量處理電路，(η — An — Bn)組成
第η路能量處理電路。(VD1、VD2......VDN)這N個二極管在本設(shè)計(jì)中的作用是構(gòu)成邏輯或
門，使各種能源無論輸出功率大小都能單方向地向電解槽供電，而不存在發(fā)電功率較大的那一路電源向發(fā)電功率較小的那一路電源倒灌的問題。由外部不穩(wěn)定的可再生能源所發(fā)出的電能為電壓范圍在3V 150V之間變化的、不穩(wěn)定的交流電壓，此電壓首先進(jìn)入逆穩(wěn)壓電路的輸入端，經(jīng)逆穩(wěn)壓電路內(nèi)部整流及濾波后，將其轉(zhuǎn)換為電壓值為36V的恒定直流電壓向電解槽供電。電解槽在吸收外部輸入的所有電能后，同時送出電解水后產(chǎn)生的氫氣和氧氣，其中氧氣作為副產(chǎn)品經(jīng)專用的、具有單向閥和壓力自動調(diào)節(jié)特性的管道排放到大氣中， 而氫氣則通過管道進(jìn)入以排水法產(chǎn)生壓力為0. 12 0. 2MPa的儲氣罐內(nèi)，儲氣罐的氣體輸出口通過管道與用戶的燃?xì)庠钪苯酉噙B。本發(fā)明主要有三個有益效果一、在風(fēng)力極小(如風(fēng)力低至1 2級)、陽光微弱(如陰雨天)或其它輸入能源的能量也很微小時，外部電源的電壓普遍很低，但通過逆穩(wěn)壓變換電路后將它們都轉(zhuǎn)換為電解槽工作所需的36V直流電壓，且不論輸入功率的大小，全部能量都能被利用。這跟現(xiàn)有的風(fēng)能發(fā)電、太陽能發(fā)電技術(shù)相比，不僅大大提高了能量的利用效率，而且降低了每個單位功率下的平均發(fā)電成本。二、應(yīng)用電力電子變流技術(shù)中已成熟的DC/DC升降壓電路組成逆穩(wěn)壓變換電路， 解決了幅度變化范圍很大的輸入電壓向恒定直流輸出電壓的轉(zhuǎn)化問題，使生產(chǎn)成本很低， 但輸出功率和輸出電壓均不穩(wěn)定的電源能夠被充分利用。三、應(yīng)用排水法和地下儲氣罐的有效組合，很好的解決了電解槽中氫氣和氧氣室內(nèi)電解液的液面平衡問題，同時使氫氣的安全、方便、低成本的存儲問題亦得到了解決。


圖1為本發(fā)明的原理示意框圖。圖2為本發(fā)明中的的電能輸入裝置圖。圖3為本發(fā)明寬電壓范圍內(nèi)供電的電解水設(shè)備的逆穩(wěn)壓裝置圖。圖4為本發(fā)明中的電解槽及氫氣儲存裝置圖。圖5為本發(fā)明中的逆穩(wěn)壓裝置電路圖。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例以每一路能量處理電路所能允許的最大功率為3000W。電能輸入裝置電能輸入裝置如圖2所示，要求每路能量處理電路均配置一個。從圖中2可以看出，裝置內(nèi)部配有防雷電路和過流保護(hù)電路(F)，當(dāng)輸入端出現(xiàn)雷擊時，并聯(lián)在輸入端的防雷壓敏電阻(Rv)被擊穿，電路輸入端的電壓被鉗制在壓敏電阻(Rv)的擊穿電壓上，從而有效防止了后面所接電路損壞的可能。而當(dāng)輸入功率大于逆穩(wěn)壓電路所能處理的最大功率時，過流保護(hù)電路(F)動作，通過電子開關(guān)(Ka)以脈沖寬度調(diào)制方式將假負(fù)載(Ro)接入以消耗掉多余的電能。而當(dāng)輸入功率回到正常的功率范圍內(nèi)時，過流保護(hù)電路自動將假負(fù)載脫離。根據(jù)圖1可以看出，本發(fā)明的輸入電能可同時包括風(fēng)能發(fā)電機(jī)的輸出、太陽能電池的輸出、潮汐能或波浪能等其它類型發(fā)電機(jī)的輸出。也可以僅用其中的某一種發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能作為輸入電能。當(dāng)多種發(fā)電裝置同時輸入時，各種發(fā)電裝置之間不要求同步運(yùn)行， 即一臺發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可能高，而另一臺發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可能低，但是電能輸入裝置都能將它們所發(fā)出的電能全部利用起來，且內(nèi)部不發(fā)生能量流之間的沖突。
逆穩(wěn)壓裝置逆穩(wěn)壓裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，它是圖1整體結(jié)構(gòu)中(Bp
B2......Bn)的具體化。也是每一路輸入獨(dú)立配置一個逆穩(wěn)壓裝置。每個逆穩(wěn)壓裝置由自
動開關(guān)(Kb)、升壓電路(S)、降壓電路(J)、二級管(VD3、VD4、VD5)、濾波電容(C)及控制裝置(Q)組成。其中自動開關(guān)(Kb)內(nèi)部有三個電子開關(guān)(K1、K2、K3)，均由IGBT組成；控制裝置(Q)采用51單片機(jī)對自動開關(guān)(Kb)、升壓電路⑶和降壓電路(J)進(jìn)行控制；升壓電路⑶由電感(Li)和IGBT(Vl)組成，降壓電路(J)由IGBT (V2)、二級管(VD6)和電感(L2) 組成。逆穩(wěn)壓裝置中的IGBT的參數(shù)為Κ1、Κ2、Vl額定電流50Α、耐壓值為200V，Κ3、V2 額定電流75Α、耐壓值為800V，二極管VD3、VD4額定電流50A、耐壓值為200V，VD5、VD6額定電流100A、耐壓值為600V，這些參數(shù)的選取足以保證電路中元器件的安全。其電路連接關(guān)系為自動開關(guān)(Kb)內(nèi)部的三個電子開關(guān)(ΚΙ、K2、K3)的輸入端與控制裝置(Q)的電壓取樣端口 <1>連接在一起作為能量處理電路的總輸入端，電子開關(guān) (Kl)的控制端與控制裝置(Q)的脈沖驅(qū)動端口 <4>相連，電子開關(guān)(Kl)的發(fā)射極與升壓電路(S)中的電感(Li)的一端相連，電感(Li)的另一端與IGBT(Vl)的集電極和二級管VD3 的陽極相連，IGBT(Vl)控制端與控制裝置(Q)的脈沖驅(qū)動端口 <5>相連，IGBT(Vl)的發(fā)射極接地，電子開關(guān)(K2)的控制端與控制裝置(Q)的脈沖驅(qū)動端口 <3>相連，電子開關(guān)(K2) 的發(fā)射極與二級管(VD4)的陽極相連，電子開關(guān)(K3)的控制端與控制裝置(Q)的脈沖驅(qū)動端口 <2>相連，電子開關(guān)(K3)的發(fā)射極與降壓電路(J)的中的IGTB(V2)的集電極相連， IGBT (V2)的控制端與控制裝置(Q)的脈沖驅(qū)動端口 <6>相連，IGBT (V2)的發(fā)射極與二級管(VD6)的陰極和電感(L2)的一端相連，二級管(VD6)的陽極接地，電感(L2)的另一端與二級管(VD5)的陽極相連，二級管(VD3、VD4、VD5)的陰極連接在一起作為能量處理電路的總輸出端，濾波電容(C)的正極接能量處理電路的總輸出端，負(fù)極接地。其功能是把外部輸入的且電壓波動范圍很大的電壓穩(wěn)定為36V的直流電壓，為電解槽提供所需要的工作電壓。逆穩(wěn)壓裝置的工作原理如下當(dāng)輸入電壓為3V 35. 8V時，控制裝置(Q)檢測到輸入電壓后，通過控制信號使電子開關(guān)(K2、K3)斷開，(Kl)閉合，升壓電路(S)動作，使輸入電壓無論如何變化，均將輸入功率全部吸收并將電壓升為直流36V輸出，該電壓經(jīng)濾波電容(C)濾波后，供給電解槽工作。當(dāng)輸入電壓高于35. 8V，低入37V時，控制裝置(Q)通過控制信號使電子開關(guān)(Κ1、Κ3)斷開，(Κ2)閉合，輸入電壓經(jīng)濾波后直接供給電解槽使用。當(dāng)輸入電壓高于36V時，控制裝置(Q)通過控制信號使電子開關(guān)(Κ1、Κ2)斷開，(Κ3)閉合，降壓電路(J)動作，使輸入電壓無論如何變化，均將輸入功率全部吸收并將電壓降為直流36V 輸出，該電壓同樣經(jīng)濾波電容(C)濾波后，供給電解槽工作。電解槽電解槽及儲氣罐的結(jié)構(gòu)如圖4所示。其中電解槽由16 20個獨(dú)立的電解槽串聯(lián)組成。每個獨(dú)立的電解槽(Ε-圖中粗慮線所包圍的部分)由槽體、電解液、陽極(A) 和陰極⑷組成，采用隔膜(G)將陽極室⑴和陰極室㈠隔開，電解液為氫氧化鉀水溶液。電極材料采用雷尼鎳或其它的具有較低析氫電位的材料，在上述材料均不具備時，用普通鋼板或薄鐵板代替。為了防止兩極產(chǎn)物氫氣和氧氣混合，因氫氣不純可能產(chǎn)生的爆炸，在電解槽中，用隔膜將陰、陽極室隔開。隔膜由惰性材料石棉制作而成，為防止在較高的溫度和在電解液作用下，隔膜發(fā)生膨脹、松脫，在石棉中加入樹脂作為增強(qiáng)材料，從而使隔膜穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度方面都有很大的改進(jìn)。當(dāng)直流電通過電解槽時，在陽極與溶液界面處發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生氧氣，在陰極與溶液界面處發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，氫氣即是我們所需要的產(chǎn)品。氫氣儲存裝置為了保證氫氣的高純度，防止在氫氣中混入空氣而導(dǎo)致在使用時發(fā)生爆炸現(xiàn)象，提高氫氣的安全性，氫氣的收集采用排水法。同時為保持電解槽內(nèi)陽極室(+) 和陰極室(+)的水溶液始終處于同一平面上，而不至于因?yàn)闅怏w輸出口的壓力差而使陰陽兩室的電解液液面出現(xiàn)一邊高一邊低的現(xiàn)象而影響了電解槽(E)的正常工作，需要維持兩個極室的壓力平衡。本發(fā)明的氣體輸出及氫氣儲存裝置如圖4所示。從上到下依次為電解槽(E)、水池 (W)、氫氣儲氣罐(T)，(Pl)為氫氣輸送管道，(P3)為氫氣儲氣罐(T)的排水管道，(P2)為氧氣輸出管道，(P4)為壓力維持管道，(p5)為氫氣取用管道，(SW)為取用氣體的流量可控閥門。在管路的連接上，電解槽陰極室(_)的出氣端與氫氣輸送管道(Pl)的上端連接， 氫氣輸送管道(Pl)的下端與氫氣儲氣罐(T)的進(jìn)氣口相連，氫氣儲氣罐(T)的出水口與排水管道(P3)的下端相連，排水管道(p3)的上端與水池的底部相連；電解槽陽極室⑴的出氣端與氧氣輸出管道(P2)的上端相連，氧氣輸出管道(p2)的下端與壓力維持管道(p4)的下端相連，壓力維持管道(P4)的上端與水池的底部相連。在結(jié)構(gòu)上，水池底部要高于氫氣儲氣罐(T)頂部Δ Xl為10 30cm，以保證自然狀態(tài)下水能充滿整個氫氣儲氣罐(T)。排水管道(p3)、壓力維持管道(p4)的上端均與水池的底部相連通，這樣在水的重力作用下及電解槽未開始工作之前，排水管道(P3)、壓力維持管道(P4)以及氫氣儲氣罐(T)內(nèi)部均被水充滿。排水管道(p3)的底部要低于氧氣輸出管道 (p2)的底部出氣口的距離Δχ2為10 30cm，以確保在收集氫氣的過程中排水管道(p3) 內(nèi)一直充滿水，從而阻止氫氣沿排水管道(P3)進(jìn)入水池中與氧氣混合而形成安全隱患。氫氣取用管道(P5)接于氫氣儲氣罐(T)的頂部，用戶使用時可通過可控閥門(SW)來調(diào)節(jié)氣體的流量。排水法收集原理為當(dāng)電解槽在未工作之前的初始狀態(tài)，水池的水位在ml位置， 根據(jù)連通器的原理可知陰極室(_)和陽極室(+)的壓力均為大氣壓力，兩極室的壓力是平衡的，電解液的液面高度保持在同一平面。電解槽(E)在外部電源輸入的情況下，陰極輸出氫氣，陽極輸出氧氣，且在相同的時間內(nèi)，陰極產(chǎn)生的氫氣的體積是氧氣體積的兩倍。其中陽極產(chǎn)生的氧氣經(jīng)氧氣輸出管道 (P2)、壓力維持管道(p4)再經(jīng)過水池內(nèi)部的水排放到大氣中。從圖4中可以看出，水池的液面到氧氣輸出管道(P2)的出氣口的高差為h2，由此形成的氧氣出氣口壓強(qiáng)為大氣壓加上高度為h2的水壓；由陰極產(chǎn)生的氫氣首先經(jīng)氫氣輸送管道(pi)進(jìn)入到充滿水的氫氣儲氣罐(T)中，從圖4中可以看出，氫氣輸出口的壓力與氧氣輸出口的壓力是相同的，均等于大氣壓加上高度為h2的水壓。但由于氫氣從氫氣輸送管道(pi) 口排出后進(jìn)入氫氣儲氣罐 (T)中，且隨著氫氣的不斷排出和上升到氫氣儲氣罐(T)的頂部空間，氫氣儲氣罐(T)的水將經(jīng)排水管道(P3)被擠入到水池(W)中，從而保證了氫氣儲氣罐(T)中收集到的氣體為純凈的氫氣。當(dāng)氫氣儲氣罐(T)內(nèi)全部被氫氣充滿時，氫氣儲氣罐(T)內(nèi)壓力為大氣壓加上高度為h2的水壓，這樣氧氣輸出管道(p2)的壓力達(dá)到了最大值，但是氫氣的氫氣輸送管道 (Pl)壓力由于排水管道(P3)的下端位置低于氧氣輸出管道(p2)的距離ΔΧ為IOcm 30cm，因此氫氣輸送管道(pi)的壓力仍能上升，這樣若電解槽(E)仍在工作，則陰極室(_) 的壓力要大于陽極室(+)的壓力，這樣電解液的液面將不再平衡而形成陽極室的液面高于陰極室的液面，從而引起陰極極板與電解液的接觸面積減小，從而減小電解回路中的電流， 換句話說，同時減小了氫氣和氧氣的產(chǎn)生量，隨著陰極室(_)壓力的進(jìn)一步升高，陰極室 ㈠和陽極室⑴的。
權(quán)利要求
1.一種供電電壓范圍極寬的低成本電解水制氫方法，其特征在于由多個電能輸入裝置(A”A2……An)、多個逆穩(wěn)壓裝置(B” B2……Bn)及電解槽(C)和氫氣儲存裝置(D)四部分組成，其連接方法為每一個電能輸入裝置與一個逆穩(wěn)壓裝置串聯(lián)連接為一路能量處理電路，然后各個能量處理電路的輸出端正向串聯(lián)二極管后以邏輯或的形式集中向電解槽提供電解水所需的能量；電解槽輸出的氧氣經(jīng)壓力維持管道(P4)排入大氣中，而輸出的氫氣經(jīng)氫氣輸送管道(Pl)進(jìn)入到以排水法工作的氫氣儲氣罐(T)內(nèi)，同時氫氣儲氣罐(T)內(nèi)的氫氣經(jīng)氫氣取用管道(P5)和流量可控閥門(SW)向用戶供氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電電壓范圍極寬的低成本電解水制氫方法，特征為所述的電能輸入裝置由防雷壓敏電阻(Rv)、電子開關(guān)(Ka)、假負(fù)載(Ro)及過流保護(hù)電路(F)組成，其電路連接關(guān)系為電子開關(guān)(Ka)與負(fù)載(Ro)串聯(lián)連接，防雷壓敏電阻(Rv)與電子開關(guān)(Ka)的上端及電路的輸入端相連接，過流保護(hù)電路(F)串聯(lián)在能量處理電路的主通路上，過流保護(hù)電路(F)的輸出端與電子開關(guān)(Ka)的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電電壓范圍極寬的低成本電解水制氫方法，特征在于所述的逆穩(wěn)壓裝置由自動開關(guān)(Kb)、升壓電路(S)、降壓電路(J)、二級管(VD3、VD4、VD5)、濾波電容(C)、控制裝置(Q)組成，其電路連接關(guān)系為自動開關(guān)(Kb)內(nèi)部的三個電子開關(guān)(K1、 K2、K3)的輸入端與控制裝置(Q)的電壓取樣端口 <1>連接在一起，電子開關(guān)(Kl)的控制端與控制裝置(Q)的脈沖驅(qū)動端口 <4>相連，電子開關(guān)(Kl)的發(fā)射極與升壓電路(S)中的電感(Li)的一端相連，電感(Li)的另一端與IGBT(Vl)的集電極和二級管VD3的陽極相連， IGBT(Vl)控制端與控制裝置(Q)的脈沖驅(qū)動端口 <5>相連，IGBT(Vl)的發(fā)射極接地，電子開關(guān)(Κ2)的控制端與控制裝置(Q)的脈沖驅(qū)動端口 <3>相連，電子開關(guān)(Κ2)的發(fā)射極與二級管(VD4)的陽極相連，電子開關(guān)(Κ3)的控制端與控制裝置(Q)的脈沖驅(qū)動端口 <2>相連，電子開關(guān)(Κ3)的發(fā)射極與降壓電路(J)的中的IGTB(V2)的集電極相連，IGBT(V2)的控制端與控制裝置(Q)的脈沖驅(qū)動端口 <6>相連，IGBT (V2)的發(fā)射極與二級管(VD6)的陰極和電感(L2)的一端相連，二級管(VD6)的陽極接地，電感(L2)的另一端與二級管(VD5) 的陽極相連，二級管(VD3、VD4、VD5)的陰極連接在一起作為能量處理電路的總輸出端，濾波電容(C)的正極接能量處理電路的總輸出端，負(fù)極接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電電壓范圍極寬的低成本電解水制氫方法，其特征在于所述的氫氣儲存裝置由電解槽(E)、水池(W)、氫氣儲氣罐(T)，氫氣輸送管道(pi)，氫氣儲氣罐(T)，排水管道(p3)，氧氣輸出管道(p2)，壓力維持管道(p4)，氫氣取用管道(p5)，流量可控閥門(SW)組成；在安裝位置上，從上到下依次為電解槽(E)、水池(W)、氫氣儲氣罐(T)； 在管路的連接上，電解槽陰極室(_)的出氣端與氫氣輸送管道(Pl)的上端連接，氫氣輸送管道(Pl)的下端與氫氣儲氣罐(T)的進(jìn)氣口相連，氫氣儲氣罐(T)的出水口與排水管道 (p3)的下端相連，排水管道(p3)的上端與水池的底部相連；電解槽陽極室(+)的出氣端與氧氣輸出管道(P2)的上端相連，氧氣輸出管道(p2)的下端與壓力維持管道(p4)的下端相連，壓力維持管道(p4)的上端與水池中底部相連；氫氣取用管道(p5)接于氫氣儲氣罐(T) 的頂部；水池底部高于氫氣儲氣罐(T)頂部10 30cm ；排水管道(p3)的底部低于氧氣輸出管道(P2)的底部出氣口的距離10 30cm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氫氣制取新方法，尤其是用于作為生活燃料及交通工具燃料的一種低成本的制氫方法。整個系統(tǒng)由由電能輸入裝置(A1、A2……An)、逆穩(wěn)壓裝置(B1、B2……Bn)、電解槽(C)、氫氣儲存裝置(D)四部分組成。主要功能是把風(fēng)能、太陽能、潮汐能、波浪能等其它類型的外部能源有效的利用起來，經(jīng)過電能輸入裝置、逆穩(wěn)壓裝置轉(zhuǎn)化成為具有恒定輸出電壓的直流電，供電解槽電解水制取氫氣使用，從而產(chǎn)生高純度的氫氣，并用有效的儲存方法解決了氫氣和氧氣的自然分離問題，排除了氫氣和氧氣相混合的安全隱患，做到了安全儲存氫氣；同時這種方法大大的降低了氫氣制取、儲存的成本。
文檔編號C25B1/04GK102191509SQ20091016325
公開日2011年9月21日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者何磊, 盧誠 申請人:昆明理工大學(xué)