專利名稱：一種利用液化天然氣冷能半導(dǎo)體溫差發(fā)電及制氫的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于能源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及液化天然氣(LNG)冷能的回收利用、半導(dǎo)體溫差發(fā)電和電解水制氫的交叉技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展和各種優(yōu)質(zhì)半導(dǎo)體材料的不斷問世，半導(dǎo)體制冷技術(shù)已取得很大進(jìn)展，半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)已引起極大關(guān)注并有許多實(shí)用例。根據(jù)塞貝克原理，當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體接觸的兩端存在溫差時(shí)其回路會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，也叫熱電勢(shì)，回路的開路兩端產(chǎn)生電勢(shì)差。目前所用的半導(dǎo)體熱電材料主要有碲化鉛(PbTe)和碲化鉍(Bi2Te)。至今，利用半導(dǎo)體溫差發(fā)電的技術(shù)與研究?jī)H注意到利用高于環(huán)境溫度的廢棄熱能方面，如中國(guó)專利號(hào)為89211854的低溫差發(fā)電裝置；又如專利號(hào)為92223002的半導(dǎo)體熱能發(fā)電器，其熱端溫度維持在約200℃之上；而利用低溫冷能，特別是利用液化天然氣冷能的半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)尚未見報(bào)導(dǎo)。液化天然氣(簡(jiǎn)稱LNG)是一種以甲烷為主體的國(guó)際上普遍采用的液體潔凈燃料。作燃料使用時(shí)要用海水或空氣把它從溫度-161℃加熱為常溫的氣體，消耗加熱量約900kJ/kg。因此，LNG中含有大量寶貴的冷量可利用。我國(guó)2003年起每年要進(jìn)口200萬噸LNG，含有將近7億度電的冷量。回收LNG冷能是一項(xiàng)有價(jià)值工作。據(jù)日本新能源·產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)編寫的1997年度調(diào)查報(bào)告書(NEDO-NP-9734)《關(guān)于熱能(冷的熱能和溫的熱能)的梯級(jí)利用的調(diào)查研究》，目前所采用的回收LNG冷能發(fā)電的方法是用海水為熱源、LNG為冷源、以制冷劑為工質(zhì)的動(dòng)力循環(huán)發(fā)電方法，該方法裝置復(fù)雜，要求LNG氣化使用量穩(wěn)定，但LNG需求量是波動(dòng)的。
半導(dǎo)體發(fā)出的電是直流電，要送到電網(wǎng)不僅有電力政策的難度，而且需要直流變交流的逆變器等，設(shè)備費(fèi)較貴。另一方面，氫氣是高級(jí)潔凈燃料和寶貴的工業(yè)原料氣體，需求量極大，高純度氫氣多用電解水方法制取?，F(xiàn)有技術(shù)電解水制氫時(shí)，電流通過水溶液產(chǎn)生的焦耳熱未能利用，耗電大；另外，為了帶走焦耳熱，避免電解水溶液的溫度升得過高和清除生成的氫氣和氧氣中的水蒸氣，需要消耗大量的冷卻水，制氫成本高。
技術(shù)內(nèi)容本實(shí)用新型提出一種利用液化天然氣冷能的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，和利用該電能來電解水制氫的裝置。
本實(shí)用新型利用液化天然氣(LNG)冷能的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，包括由P型和N型半導(dǎo)體材料構(gòu)成的半導(dǎo)體熱電堆片1與冷源換熱器和熱源換熱器構(gòu)成的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器，其特征在于所述冷源換熱器是由兩金屬平板4緊夾著LNG換熱管5、管板間充填導(dǎo)熱良好的填料2而成的LNG冷源換熱器；半導(dǎo)體熱電堆片1緊貼在兩金屬平板4外側(cè)；金屬板封皮3緊包在半導(dǎo)體熱電堆片1外側(cè)，形成扁平盒狀的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件E；其上方設(shè)有與海水輸送管道相連通的海水噴淋管6，使海水從金屬板封皮3的表面流過，形成海水熱源換熱器；每只半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件E都有分別從盒內(nèi)引出的與LNG換熱管5兩端相連的LNG進(jìn)管和氣化了的天然氣(NG)出管、以及分別與半導(dǎo)體熱電堆片1兩個(gè)電極相連的電線A和B。
所述半導(dǎo)體溫差發(fā)電器，可以是半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件E，也可以是由二個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件E組合而成的半導(dǎo)體發(fā)電組合件C；在半導(dǎo)體發(fā)電組合件C的各發(fā)電單元件E之間夾有以保持兩單元件間的海水流道間隙的墊條7，并用壓板和螺栓把多個(gè)發(fā)電單元件夾緊；在半導(dǎo)體溫差發(fā)電器上方設(shè)有海水噴淋管6。
所述熱源換熱器的金屬板封皮3外側(cè)可帶有順?biāo)飨虻膹?qiáng)化換熱的肋片。
所述冷源換熱器的管板間充填的導(dǎo)熱良好的填料2，可選用鉛、巴氏合金或銅粉、鋁粉。
所述貼在金屬平板4外側(cè)的半導(dǎo)體溫差熱電堆片1，至少貼一層，也可貼二層或多層。
本實(shí)用新型利用液化天然氣冷能半導(dǎo)體溫差發(fā)電制氫的裝置，其特征在于包括半導(dǎo)體溫差發(fā)電器和電解水制氫裝置H；所述半導(dǎo)體溫差發(fā)電器是由呈扁平盒狀的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件E以平行的垂直板形式組合而成；其中的LNG冷源換熱器采用由兩金屬平板4緊夾著LNG換熱管5的板管式換熱器結(jié)構(gòu)、管板間充填導(dǎo)熱良好的填料2構(gòu)成；半導(dǎo)體熱電堆片1緊貼在緊夾著LNG冷源換熱器的兩金屬平板4外側(cè)；金屬板封皮3再緊包在外，構(gòu)成呈扁平盒狀的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件E，其上方設(shè)有與海水輸送管道相連通的海水噴淋管6，使海水從金屬板封皮3的表面流過，形成海水熱源換熱器；每只半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件E都有分別從盒內(nèi)引出的與LNG換熱管5兩端相連的LNG進(jìn)管和氣化了的天然氣(NG)出管、以及分別與半導(dǎo)體熱電堆片1兩個(gè)電極相連的電線A和B；海水經(jīng)管由泵WP送入海水輸送管L2后分二路，一路經(jīng)調(diào)節(jié)閥V1接至一組半導(dǎo)體發(fā)電器組合件BD1上方的海水噴淋管LB1；另一路經(jīng)調(diào)節(jié)閥V2與氫堿液-海水換熱器Q1和氧減液-海水換熱器Q2的冷卻管相連后，再接至另一組半導(dǎo)體溫差發(fā)電器組合件BD2上方的海水噴淋管LB2；LNG總進(jìn)管N1經(jīng)閥V3后接到半導(dǎo)體溫差發(fā)電器組合件BD1和BD2的冷源換熱器的LNG換熱管進(jìn)口，LNG換熱管出口與氣體天然氣(NG)的連接管N2連接，并經(jīng)調(diào)節(jié)閥V4與天然氣總輸出管N4相接；從N2管分一支路N3與氧氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器Y2和氫氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器Y1的換熱管相接后，再經(jīng)閥V5與天然氣總輸出管N4相接；半導(dǎo)體溫差發(fā)電器的電極分別經(jīng)電線A和B引出，按電解所需串/并聯(lián)后，分別與電解水制氫裝置H的電解槽D的正、負(fù)電極板相連接；所述電解水制氫裝置H中，電解槽D的氫氣側(cè)依次與氫-氣液分離器F1、氫氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器Y1連接；電解槽D的氧氣側(cè)依次與氧-氣液分離器F2、氧氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器Y2連接；Y1和Y2分別留有氫氣出口和氧氣出口與壓力平衡調(diào)節(jié)器相接后，再分別送往用戶或壓縮裝瓶；含氫堿液回路由氫氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器Y1底部連至氫-氣液分離器F1下部，再由F1底部出口與含氫堿液回送泵P1相接，而后接氫堿液-海水換熱器Q1，再回送到電解槽D；含氧堿液回路由氧氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器Y2底部連至氧-氣液分離器F2下部，再由F2底部出口與含氧堿液回送泵P2相接，而后接氧堿液-海水換熱器Q2，再回送到電解槽D。
本實(shí)用新型由于采取了以液化天然氣為冷源，以海水為熱源，把半導(dǎo)體溫差熱電堆片的冷熱兩端面分別與LNG冷源換熱器和海水熱源換熱器緊密接觸制成半導(dǎo)體溫差發(fā)電器，讓LNG和海水分別通過冷源換熱器和海水熱源換熱器的半導(dǎo)體溫差發(fā)電，在用海水加熱LNG的同時(shí)回收了電能。
本實(shí)用新型利用液化天然氣冷能半導(dǎo)體溫差發(fā)電器發(fā)的電直接作為電解水制氫用的電源，還采取以海水和回收電解水制氫的廢熱為熱源，讓LNG和海水分別通過冷源換熱器和海水熱源換熱器的半導(dǎo)體溫差發(fā)電，有冷熱互補(bǔ)，雙向獲益的優(yōu)點(diǎn)。半導(dǎo)體發(fā)電器因?yàn)樵黾恿死錈嵩礈夭?，既提高了半?dǎo)體發(fā)電效率，又節(jié)省了兩換熱器面積。在利用海水加熱LNG的同時(shí)發(fā)出的直流電作為電解水制氫的電源，可省去只回收LNG冷能發(fā)電時(shí)并網(wǎng)送電所需的變送裝置，也省去了用交流電源電解水制氫時(shí)需要把220伏的交流電轉(zhuǎn)為約20伏直流電的交直變換器，使電解水制氫電耗成本和裝備成本大為降低。
本實(shí)用新型裝置采取由兩金屬平板4緊夾著LNG換熱管5，管板間充填導(dǎo)熱良好材料的LNG冷源換熱器，可提高冷源換熱效果；采用金屬板把熱電堆片1和LNG冷源換熱器都緊緊包在其內(nèi)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件E組合成半導(dǎo)體溫差發(fā)電器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、組合容易的優(yōu)點(diǎn)；通過設(shè)在半導(dǎo)體溫差發(fā)電器上方的噴淋管6把海水噴淋到緊包著半導(dǎo)體溫差發(fā)電器的金屬板封皮3上，可強(qiáng)化海水熱源換熱器的傳熱效果；本實(shí)用新型裝置無運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行可靠。
我國(guó)計(jì)劃2003年進(jìn)口液化天然氣(LNG)200萬噸，當(dāng)LNG轉(zhuǎn)化為20大氣壓20℃天然氣(97％甲烷)時(shí)含冷量為935kJ/kg，理論計(jì)算含可做功能642kJ/kg；若采用本實(shí)用新型裝置，按回收做功能的30％發(fā)電，則可回收電能1億度，可制取2200萬m3的氫氣，若按到2010年達(dá)到500萬噸計(jì)算，可制5400萬m3氫氣。其經(jīng)濟(jì)價(jià)值是很可觀的。
附圖及其說明

圖1是利用LNG冷能的半導(dǎo)體溫差發(fā)電單元件E的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是利用LNG冷能半導(dǎo)體溫差發(fā)電組合件C的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是利用LNG冷能半導(dǎo)體溫差發(fā)電的系統(tǒng)流程示意圖。
圖4是利用LNG冷能半導(dǎo)體溫差發(fā)電制氫裝置的原理示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1利用LNG冷能的半導(dǎo)體溫差發(fā)電如附圖1給出的利用LNG冷能的半導(dǎo)體溫差發(fā)電單元件E的結(jié)構(gòu)示意圖所示，其中的冷源換熱器采用板管式結(jié)構(gòu)，金屬平板4選用導(dǎo)熱良好的鋁板或銅板，兩金屬平板4間夾有與冷源載熱劑輸送泵和管道相連通的紫銅管作為L(zhǎng)NG換熱管5，LNG從紫銅管內(nèi)流過；紫銅管與平板間充填導(dǎo)熱良好的填料2，一般選用易熔金屬，例如選用鉛、巴氏合金或銅粉、鋁粉。對(duì)于LNG氣化后要求壓力不高的場(chǎng)合，紫銅管也可以選扁狀管；LNG冷源換熱器的兩金屬平板4的外側(cè)都緊貼上至少一層半導(dǎo)體熱電堆片1，也可貼二層或三層；熱源換熱器是海水熱源換熱器，以緊貼著熱電堆片1外側(cè)的鋁金屬板封皮3，將熱電堆片1和LNG冷源換熱器都緊緊包在其內(nèi)，形成扁平盒狀的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件E，其上方設(shè)有與熱源載熱劑輸送泵和管道相連通的海水噴淋管6，使海水從金屬板封皮面流過，形成海水熱源換熱器；每只半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件E的兩電極分別經(jīng)電線A和B引出。
附圖2給出了一種半導(dǎo)體發(fā)電組合件C的結(jié)構(gòu)示意圖，它由3個(gè)半導(dǎo)體發(fā)電單元件E并列構(gòu)成，相鄰的兩發(fā)電單元件E之間夾有保持海水流間隙的墊條7，并用壓板和螺栓從最外兩塊發(fā)電單元件把多個(gè)發(fā)電單元件夾緊。為保持主要部件示圖清楚，常規(guī)的壓板和螺栓壓緊方式的結(jié)構(gòu)圖中沒有畫出。通常每片半導(dǎo)體溫差熱電堆都標(biāo)示有額定的工作電壓與電流，例如12伏×5安，依所要使用的電解槽的要求把各半導(dǎo)體熱電堆片的電引出線串聯(lián)和/或并聯(lián)之后由電線A和B引出。
利用LNG冷能半導(dǎo)體溫差發(fā)電的系統(tǒng)流程如圖3所示開動(dòng)海水泵P1，從海水吸入管L1吸入的海水，經(jīng)海水輸送管L2送至設(shè)在半導(dǎo)體發(fā)電組合件C上方的海水噴淋管6，噴淋出的海水沿各個(gè)半導(dǎo)體發(fā)電單元件E的熱源換熱器金屬板封皮外側(cè)流下，被海水回水管或渠L3收集后排放回大海；已被LNG液體泵升至約2～4MPa壓力的LNG從LNG總進(jìn)管N1分流到各個(gè)半導(dǎo)體發(fā)電單元件E內(nèi)的LNG冷源換熱器的LNG換熱管5內(nèi)，氣化后的天然氣從總出管N2流出；海水熱源的熱量通過半導(dǎo)體熱電堆片1后傳給LNG冷源換熱器的LNG，海水溫度將從約25℃降為5℃，-161℃的LNG將在-110℃下吸熱蒸發(fā)并升溫，半導(dǎo)體溫差發(fā)電器兩端產(chǎn)生溫差而發(fā)電，經(jīng)電線A和B送出；在LNG溫度很低剛?cè)肟诙蔚陌雽?dǎo)體發(fā)電單元件可貼有多層半導(dǎo)體熱電堆片，目的是防止換熱器2的海水結(jié)冰。
實(shí)施例2利用液化天然氣冷能半導(dǎo)體溫差發(fā)電制氫圖4是利用LNG冷能半導(dǎo)體溫差發(fā)電制氫裝置的一種具體實(shí)施方式
原理示意圖。它包括半導(dǎo)體溫差發(fā)電器組合件和電解水制氫裝置。本實(shí)施例中的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器組合件依冷熱源的溫度不同區(qū)分為兩組一組BD1受淋正常海水，另一組BD2受淋回收了制氫廢熱而溫度較高的海水。所述電解水制氫裝置H中，電解槽D的氫氣側(cè)依次與氫-氣液分離器F1、氫氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器Y1連接；電解槽D的氧氣側(cè)依次與氧-氣液分離器F2、氧氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器Y2連接；含氫堿液回路由氫氣冷卻-水蒸氣凝結(jié)器Y1底部連至氫-氣液分離器F1下部，再由F1底部出口與含氫堿液回送泵P1相接，而后經(jīng)氫堿液過濾器接氫堿液-海水換熱器Q1，再回送到電解槽D；含氧堿液回路由氧氣冷卻-水蒸氣凝結(jié)器Y2底部連至氧-氣液分離器F2下部，再由F2底部出口與含氧堿液回送泵P2相接，而后經(jīng)氧堿液過濾器接氧堿液-海水換熱器Q2，再回送到電解槽D；該電解水制氫裝置H的電源是由以LNG為冷源和以海水為熱源的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器組合件BD1、BD2提供的；海水輸送系統(tǒng)的海水吸入管L1接海水泵WP、再接海水輸送管L2一路經(jīng)閥V1接至一組半導(dǎo)體溫差發(fā)電器BD1上方的海水噴淋管LB1，另一路經(jīng)閥V2后再分二路分別接至氫堿液-海水換熱器Q1和氧減液-海水換熱器Q2的冷卻管，再接至另一組半導(dǎo)體溫差發(fā)電器BD2上方的海水噴淋管LB2；海水淋過半導(dǎo)體溫差發(fā)電器BD1、BD2后，落入回水集水池W，再從海水回水管或渠L3流回大海；LNG總進(jìn)管N1經(jīng)閥V3后分別接到半導(dǎo)體溫差發(fā)電器BD1、BD2的冷源換熱器的LNG換熱管，而后經(jīng)氣體天然氣管N2和閥V4與天然氣總輸出管N4相接；從LNG換熱管出口的溫度較低的氣體天然氣可經(jīng)另一路天然氣管N3，與氧氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器Y2和氫氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器Y1的換熱管相接后，再經(jīng)閥V5與天然氣總輸出管N4相接；半導(dǎo)體溫差發(fā)電器的電極分別經(jīng)電線A和B與電解水制氫裝置H電解槽D的正、負(fù)電極板相連接；海水流經(jīng)半導(dǎo)體溫差發(fā)電器BD1、BD2的熱源換熱器時(shí)，通過半導(dǎo)體熱電堆片把熱量傳給LNG，同時(shí)半導(dǎo)體溫差發(fā)電器發(fā)出直流電，并通過制氫電解槽的正負(fù)極，使進(jìn)入電解槽的原料水被電解，電解產(chǎn)生的氫氣和氧氣經(jīng)有余冷的氣體天然氣冷卻進(jìn)一步去除水蒸氣后，分別與壓力平衡調(diào)節(jié)器相接后，再分別送往用戶或壓縮裝瓶；送去壓縮裝瓶或液化儲(chǔ)存；降溫的海水排放入大海；氣化后接近環(huán)境溫度的天然氣(NG)匯集輸出。
該方法能同時(shí)回收電解水制氫時(shí)的廢熱能。每加熱50～80kgLNG，約可制氫1m3，耗海水約250～350kg、純水1kg。
權(quán)利要求1.一種利用液化天然氣(LNG)冷能的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，包括由P型和N型半導(dǎo)體材料構(gòu)成的半導(dǎo)體熱電堆片與冷源換熱器和熱源換熱器構(gòu)成的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器，其特征在于所述冷源換熱器是由兩金屬平板緊夾著液化天然氣(LNG)換熱管、管板間充填導(dǎo)熱良好的填料而成的LNG冷源換熱器；半導(dǎo)體熱電堆片緊貼在兩金屬平板外側(cè)；金屬板封皮緊包在半導(dǎo)體熱電堆片外側(cè)，形成扁平盒狀的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件；其上方設(shè)有與海水輸送管道相連通的海水噴淋管，使海水從金屬板封皮的表面流過，形成海水熱源換熱器；每只半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件都有分別從盒內(nèi)引出的與LNG換熱管兩端相連的LNG進(jìn)管和氣化了的天然氣(NG)出管、以及分別與半導(dǎo)體熱電堆片兩個(gè)電極相連的電線。
2.如權(quán)利要求1所述利用LNG冷能的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，特征在于所述冷源換熱器的管板間充填的導(dǎo)熱良好的填料選用鉛、巴氏合金或銅粉、鋁粉。
3.如權(quán)利要求1所述利用LNG冷能的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，特征在于所述貼在金屬平板外側(cè)的半導(dǎo)體溫差熱電堆片，至少貼一層，也可貼二層或多層。
4.如權(quán)利要求1所述利用LNG冷能的半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置，特征在于所述半導(dǎo)體溫差發(fā)電器，可以是半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件，也可以是由二個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件組合而成的半導(dǎo)體發(fā)電組合件，在半導(dǎo)體發(fā)電組合件的各發(fā)電單元件之間夾有以保持兩單元件間的海水流道間隙的墊條，并用壓板和螺栓把多個(gè)發(fā)電單元件夾緊；在半導(dǎo)體溫差發(fā)電器上方設(shè)有海水噴淋管。
5.如權(quán)利要求1所述利用半導(dǎo)體溫差發(fā)電回收液化天然氣冷能的裝置，特征在于所述熱源換熱器的金屬板封皮外側(cè)帶有順?biāo)飨虻膹?qiáng)化換熱的肋片。
6.一種利用液化天然氣冷能半導(dǎo)體溫差發(fā)電制氫的裝置，其特征在于包括半導(dǎo)體溫差發(fā)電器和電解水制氫裝置；所述半導(dǎo)體溫差發(fā)電器是由呈扁平盒狀的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件以平行的垂直板形式組合而成；其中的LNG冷源換熱器采用由兩金屬平板緊夾著LNG換熱管的板管式換熱器結(jié)構(gòu)、管板間充填導(dǎo)熱良好的填料構(gòu)成；半導(dǎo)體熱電堆片緊貼在緊夾著LNG冷源換熱器的兩金屬平板外側(cè)；金屬板封皮緊包在半導(dǎo)體熱電堆片外，構(gòu)成呈扁平盒狀的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件，其上方設(shè)有與海水輸送管道相連通的海水噴淋管，使海水從金屬板封皮的表面流過，形成海水熱源換熱器；每只半導(dǎo)體溫差發(fā)電器單元件都有分別從盒內(nèi)引出的與LNG換熱管兩端相連的LNG進(jìn)管和氣化了的天然氣(NG)出管、以及分別與半導(dǎo)體熱電堆片兩電極相連的電線；海水經(jīng)管由泵送入海水輸送管后分二路，一路經(jīng)調(diào)節(jié)閥接至一組半導(dǎo)體發(fā)電器組合件上方的海水噴淋管；另一路經(jīng)調(diào)節(jié)閥與氫堿液-海水換熱器和氧減液-海水換熱器的冷卻管相連后，再接至另一組半導(dǎo)體溫差發(fā)電器組合件上方的海水噴淋管；LNG總進(jìn)管經(jīng)閥后接到半導(dǎo)體溫差發(fā)電器組合件的冷源換熱器的LNG換熱管進(jìn)口，LNG換熱管出口與氣體天然氣(NG)的連接管連接，并經(jīng)調(diào)節(jié)閥與天然氣總輸出管相接；從連接管分一支路與氧氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器和氫氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器的換熱管相接后，再經(jīng)閥與天然氣總輸出管相接；半導(dǎo)體溫差發(fā)電器的兩電極分別經(jīng)電線引出，按電解所需串/并聯(lián)后，分別與電解水制氫裝置的電解槽的正、負(fù)電極板相連接；所述電解水制氫裝置中，電解槽的氫氣側(cè)依次與氫-氣液分離器、氫氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器連接；電解槽的氧氣側(cè)依次與氧-氣液分離器、氧氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器連接；氫氣和氧氣的冷卻水蒸氣凝結(jié)器分別留有氫氣出口和氧氣出口與壓力平衡調(diào)節(jié)器相接后，再分別送往用戶或壓縮裝瓶；含氫堿液回路由氫氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器底部連至氫-氣液分離器下部，再由底部出口與含氫堿液回送泵相接，而后接氫堿液-海水換熱器，再回送到電解槽；含氧堿液回路由氧氣冷卻水蒸氣凝結(jié)器底部連至氧-氣液分離器下部，再由底部出口與含氧堿液回送泵相接，而后接氧堿液-海水換熱器，再回送到電解槽。
專利摘要本實(shí)用新型利用液化天然氣(LNG)冷能半導(dǎo)體溫差發(fā)電及制氫的方法與裝置，特征是半導(dǎo)體溫差發(fā)電器由熱電堆片的冷熱端面分別緊貼在有LNG流過的冷源換熱器和有海水流過的熱源換熱器上制成，海水加熱LNG的同時(shí)半導(dǎo)體溫差發(fā)電器發(fā)出直流電；將該電源接至電解槽的正負(fù)極，電解水生成氫氣和氧氣；部分海水先去冷卻電解水的堿液后再送去海水熱源換熱器。由于采用冷熱互補(bǔ)設(shè)計(jì)，海水既是制氫時(shí)的冷卻水，又是LNG的加熱源，提高了半導(dǎo)體發(fā)電效率；將回收LNG冷能發(fā)的電用來制氫，節(jié)省了換熱器面積和制氫消耗的冷卻水，還節(jié)省了發(fā)電與制氫所需的交直流互變器，使電解水制氫成本大為降低。本裝置結(jié)構(gòu)緊湊、組合容易，無運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行可靠。
文檔編號(hào)H01L35/00GK2602186SQ0226465
公開日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2002年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月24日
發(fā)明者陳則韶, 程文龍, 胡芃 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)