一種氫能發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及的一種氫能發(fā)電機，其特征在于，它是由產(chǎn)氫裝置、氫氣除雜裝置和發(fā)電裝置組成。所述產(chǎn)氫裝置中利用制氫劑與水反應(yīng)生成氫氣，經(jīng)過干燥層，將氫氣中的水蒸氣吸收得到干燥的氣體。所述氫氣除雜裝置置于所述產(chǎn)氫裝置和所述發(fā)電裝置之間，進一步除去氫氣中的水蒸氣及CO2、N2等雜質(zhì)氣體。所述發(fā)電裝置可將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，給日常生活中的LED等、手機等提供緊急供電源。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、攜帶方便，可廣泛用于手機充電等低電壓充電用電領(lǐng)域。
【專利說明】一種氫能發(fā)電機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及的一種氫能發(fā)電機。特別涉及一種包括產(chǎn)氫裝置和發(fā)電裝置的氫能發(fā)電系統(tǒng)，裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、安全。屬于氫氣發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前工業(yè)上，氫氣的用途越來越廣泛，尤其是應(yīng)用在燃料電池上。氫氣的制備分為電解水制氫和工業(yè)催化重整制氫。電解水制氫需要耗費大量的電能，且電解的時候不僅會產(chǎn)生氫氣，而且還會產(chǎn)生氧氣，且氫氣極易爆炸，這就需要氫氣和氧氣的分離裝置，制氫成本很高，不利于工業(yè)生產(chǎn)和生活所需。催化重整制氫需要大型工業(yè)制氫設(shè)備，且需要嚴格的高溫、高壓和催化劑條件，不適合移動或便捷制氫發(fā)電領(lǐng)域。
[0003]燃料電池(Fuel Cell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料電池其原理是一種電化學(xué)裝置，其組成與一般電池相同。其單體電池是由正負兩個電極(負極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質(zhì)組成。不同的是一般電池的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負極本身不包含活性物質(zhì)，只是個催化轉(zhuǎn)換元件。因此燃料電池是名符其實的把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換機器。氫-氧燃料電池由于其反應(yīng)原料易得而廣泛使用，其反應(yīng)原理是電解水的逆過程。電極反應(yīng)如下:
[0004]負極:H2+20F — 2H20 +2e ；
[0005]正極:1/202+H20+2e — 20F ；
[0006]電池反應(yīng):H2+1/202==H20。
[0007]然而，現(xiàn)有的氫-氧燃料電池提供的氫氣通常為儲氫罐或活潑的儲氫合金，攜帶極為不便，并且存在一定的安全隱患，在緊急情況下也無法找到合適的氫源。更甚者，現(xiàn)有的儲氫材料成本較高，并不適合廣大人群使用。
[0008]為解決上述問題，本實用新型提供一種氫能發(fā)電機，該發(fā)電采用電子控制氫氣的壓力及流量，保證設(shè)備的安全，且采用的制氫劑成本較低，促進工業(yè)生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實用新型的目的在于提供一種氫能發(fā)電機。它是一個包括產(chǎn)氫裝置和發(fā)電裝置的氫能發(fā)電系統(tǒng)，裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、安全。
[0010]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0011]一種氫能發(fā)電機，其特征在于，其構(gòu)成如下:
[0012]一產(chǎn)氫裝置；所述產(chǎn)氫裝置分為自動控制和氫氣發(fā)生兩部分；所述自動控制部分包括電源12、壓力傳感器14、PID控制器13及伺服電機11 ;所述氫氣發(fā)生部分從內(nèi)到外由制氫劑反應(yīng)器7、裝水空腔4及干燥層組成；所述裝水空腔4設(shè)置排氣閥6及在氫氣出口處設(shè)置過濾器15,避免氣體壓力過大及反應(yīng)的制氫劑10粉末隨氣體排出，堵塞氫氣出口 ；所述PID控制器13控制所述伺服電機11 ;所述伺服電機11通過杠桿8控制所述制氫劑反應(yīng)器7上下運動，從而控制制氫劑10與水5反應(yīng)的發(fā)生和停止；所述壓力傳感器14置于所述裝水空腔4的氫氣出口處，用于檢測氫氣壓力。
[0013]一氫氣除雜裝置16 ;所述氫氣除雜裝置置于所述產(chǎn)氫裝置和所述發(fā)電裝置之間。
[0014]一發(fā)電裝置；所述發(fā)電裝置是由燃料電池17、DC/DC轉(zhuǎn)換器21、蓄電池22以及負載23組成。
[0015]所述燃料電池17反應(yīng)產(chǎn)生的水經(jīng)水泵20輸送回裝水空腔4中進行回收，補充制氫劑10反應(yīng)所需的水。
[0016]所述伺服電機11通過絲杠機構(gòu)控制連桿8的上下運動。
[0017]所述干燥層分為棉花層3與干燥劑隔層2兩層。
[0018]所述棉花層3可防止干燥劑2進入裝水空腔4中，影響反應(yīng)進程。
[0019]所述干燥劑2可以吸收氫氣中的水蒸氣，制得干燥的氫氣。
[0020]所述氫氣除雜裝置16可除去氫氣中的C02、N2及02雜質(zhì)。
[0021]所述氫氣除雜裝置16為不同尺寸的分子篩，用于除去C02、N2及02雜質(zhì)，尺寸范圍為 0.3?2nm。
[0022]所述制氫劑10為已公開的專利文件201310287296.5或201010297401.X或201010293626.8 或 200710011042.5 或 US20080152584A1 中的一種公布的材料。
[0023]所述壓力傳感器可智能控制氫氣的壓力及流量，避免燃料電池因超負荷或無法滿負荷工作而影響設(shè)備安全。
[0024]所述制氫劑反應(yīng)器10材料為不銹鋼或碳鋼或鐵中的一種。
[0025]所述儲氫罐1材料為不銹鋼或碳鋼或鐵中的一種。
[0026]所述制氫劑13置于所述制氫劑反應(yīng)器10中央凸臺12上，保證制氫劑反應(yīng)器10上升時，制氫劑13與水9分離不會散落裝水空腔8中，導(dǎo)致制氫劑13與水9分離失敗。
[0027]發(fā)電機工作時，發(fā)電機分為產(chǎn)氫和和發(fā)電兩大步驟。制氫時:首先，將所述裝水空腔4內(nèi)裝一定量的水5，制氫劑反應(yīng)器7內(nèi)所述凸臺9上放置一定量的制氫劑10 ;然后，接通電源12，所述伺服電機11控制所述杠桿8，控制制氫劑反應(yīng)器7下降，所述制氫劑10與水5充分反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，氫氣經(jīng)過所述干燥層，所述干燥層充分吸收氫氣中的水蒸氣；最終干燥的氫氣進入所述氫氣除雜裝置16進行進一步除雜，得到純凈干燥的氫氣；制氫步驟完成。發(fā)電時:制氫步驟得到的純凈干燥的氫氣進入燃料電池陽極，氧氣通過燃料電池進氣口 18進入燃料電池陰極，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電流，并生成副產(chǎn)物水。電流通過導(dǎo)線順序經(jīng)過所述DC/DC轉(zhuǎn)換器21及所述蓄電池22達到負載23給負載進行供電；水經(jīng)過水泵20輸送回裝水空腔中進行回收，回收的水可再次與制氫劑反應(yīng)得到氫氣，節(jié)約水資源。當(dāng)所述干燥層中的氫氣壓力過大或發(fā)電機停止工作時，所述PID控制器13控制所述伺服電機11，使制氫劑反應(yīng)器7向上運動，與所述水5分離，反應(yīng)停止。最后，打開裝水空腔4處的排氣閥6,將多余的氫氣排出。
[0028]本實用新型所述的一種氫能發(fā)電機具有如下優(yōu)點:
[0029](1)本實用新型的燃料電池中，氫氣與氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的水經(jīng)過水泵輸送回裝水空腔中進行回收，回收的水可再次與制氫劑反應(yīng)得到氫氣，不僅能有效地節(jié)約水資源，并實現(xiàn)該發(fā)電機零污染的特點。
[0030](2)本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，使用安全。
[0031](3)本實用新型采用伺服電機自動控制產(chǎn)氫裝置，可以實現(xiàn)自動終止反應(yīng)。
[0032](4)本實用新型干燥層中填充棉花及干燥劑，可有效吸收隨氫氣一起排出的水蒸氣。
[0033](5)本實用新型采用的制氫機成本較低，促進工業(yè)制氫。
[0034](6)本實用新型在燃料電池部分添加一水泵，用于將氫氣和氧氣反應(yīng)生成的水運回裝水空腔，進行回收再利用，達到節(jié)約水資源的目的。
[0035]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1為實施例中一種氫能發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]附圖標(biāo)記說明:1-干燥層外殼，2-干燥劑，3-棉花，4-裝水空腔，5- /jC,6-裝水空腔排氣閥，7-制氫劑反應(yīng)器，8-杠桿，9-凸臺，10-制氫劑，11-伺服電機，12-電源，13-PID控制器，14-產(chǎn)氫裝置壓力傳感器，15-過濾器，16-氫氣除雜裝置，17-燃料電池，18-燃料電池進氣口，19-水管，20-水泵，21-DC/DC轉(zhuǎn)換器，22-蓄電池，23-負載。
[0038]

【具體實施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖及具體實施例進一步描述本實用新型。
[0040]實施例1
[0041]實施例1展示了本實用新型中的氫能發(fā)電機的一種典型應(yīng)用。圖1為實施例中一種新型制氫機的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1為干燥層外殼，2為干燥劑，3為棉花，4為裝水空腔，5為水，6為裝水空腔排氣閥，7為制氫劑反應(yīng)器，8為杠桿，9為凸臺，10為制氫劑，11為伺服電機，12為電源，13為PID控制器，14為產(chǎn)氫裝置壓力傳感器，15為過濾器，16為氫氣除雜裝置，17為燃料電池，18為燃料電池進氣口，19為水管，20為水泵，21為DC/DC轉(zhuǎn)換器，22為蓄電池，23為負載。
[0042]本實例采用的制氫劑10為已公開的專利文件201310287296.5中的材料，制氫劑反應(yīng)7器及裝水空腔4材料均為不銹鋼。
[0043]發(fā)電機工作時，發(fā)電機分為產(chǎn)氫和和發(fā)電兩大步驟。制氫時:首先，將所述裝水空腔4內(nèi)裝一定量的水5，制氫劑反應(yīng)器7內(nèi)所述凸臺9上放置一定量的制氫劑10 ;然后，接通電源12，所述伺服電機11控制所述杠桿8，控制制氫劑反應(yīng)器7下降，所述制氫劑10與水5充分反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，氫氣經(jīng)過所述干燥層，所述干燥層充分吸收氫氣中的水蒸氣；最終干燥的氫氣進入所述氫氣除雜裝置16進行進一步除雜，得到純凈干燥的氫氣；制氫步驟完成。發(fā)電時:制氫步驟得到的純凈干燥的氫氣進入燃料電池陽極，氧氣通過燃料電池進氣口 18進入燃料電池陰極，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電流，并生成副產(chǎn)物水。電流通過導(dǎo)線順序經(jīng)過所述DC/DC轉(zhuǎn)換器21及所述蓄電池22達到負載23給負載進行供電；水經(jīng)過水泵20輸送回裝水空腔中進行回收，回收的水可再次與制氫劑反應(yīng)得到氫氣，節(jié)約水資源。當(dāng)所述干燥層中的氫氣壓力過大或發(fā)電機停止工作時，所述PID控制器13控制所述伺服電機11，使制氫劑反應(yīng)器7向上運動，與所述水5分離，反應(yīng)停止。最后，打開裝水空腔4處的排氣閥6,將多余的氫氣排出。
[0044]最后應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種氫能發(fā)電機，其特征在于，其構(gòu)成如下: 一產(chǎn)氫裝置；所述產(chǎn)氫裝置分為自動控制和氫氣發(fā)生兩部分；所述自動控制部分包括電源、壓力傳感器、PID控制器及伺服電機；所述氫氣發(fā)生部分從內(nèi)到外由制氫劑反應(yīng)器、裝水空腔及干燥層組成；所述裝水空腔設(shè)置排氣閥及在氫氣出口處設(shè)置過濾器，避免氣體壓力過大及反應(yīng)的制氫劑粉末隨氣體排出，堵塞氫氣出口 ；所述PID控制器控制所述伺服電機；所述伺服電機通過杠桿控制所述制氫劑反應(yīng)器上下運動，從而控制制氫劑與水反應(yīng)的發(fā)生和停止；所述壓力傳感器置于所述裝水空腔的氫氣出口處，用于檢測氫氣壓力； 一氫氣除雜裝置；所述氫氣除雜裝置置于所述產(chǎn)氫裝置和所述發(fā)電裝置之間； 一發(fā)電裝置；所述發(fā)電裝置是由燃料電池、DC/DC轉(zhuǎn)換器、蓄電池以及負載組成； 所述燃料電池反應(yīng)產(chǎn)生的水經(jīng)水泵輸送回裝水空腔中進行回收，補充制氫劑反應(yīng)所需的水。
2.按權(quán)利要求1所述的一種氫能發(fā)電機，其特征在于，所述伺服電機通過絲杠機構(gòu)控制連桿的上下運動。
3.按權(quán)利要求1所述的一種氫能發(fā)電機，其特征在于，所述干燥層分為棉花層與干燥劑隔層兩層。
4.按權(quán)利要求3所述的一種氫能發(fā)電機，其特征在于，所述棉花層可防止干燥劑進入裝水空腔中，影響反應(yīng)進程。
5.按權(quán)利要求1所述的一種氫能發(fā)電機，其特征在于，所述干燥劑可以吸收氫氣中的水蒸氣，制得干燥的氫氣。
6.按權(quán)利要求1所述的一種氫能發(fā)電機，其特征在于，所述氫氣除雜裝置為不同尺寸的分子篩，用于除去C02、N2及O2雜質(zhì)，尺寸范圍為0.3?2nm。
【文檔編號】H01M8/10GK204103001SQ201420517037
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】郭瑞 申請人:北京依米康科技發(fā)展有限公司