用于產(chǎn)生氫氣和氫產(chǎn)品的可再生能源系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】用于產(chǎn)生氫氣和氫產(chǎn)品的可再生能源系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年3月11日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/776，420號(hào)的權(quán)益。所引用申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用并入本申請(qǐng)中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請(qǐng)總體上涉及可再生能源系統(tǒng)，并且更特別地涉及用于產(chǎn)生能夠用于生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的氫氣的可再生能源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]用于從可再生能源產(chǎn)生電能的系統(tǒng)是已知的?？稍偕茉聪到y(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)在于它們會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)量的電能。例如，在風(fēng)小的時(shí)候，風(fēng)能系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生過(guò)少的能量。相反，在風(fēng)大的時(shí)候，風(fēng)能系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的能量。風(fēng)能系統(tǒng)的另一個(gè)缺點(diǎn)在于盛行風(fēng)經(jīng)常遠(yuǎn)離能量使用者并且因此需要建造和維護(hù)能量傳輸結(jié)構(gòu)。
[0005]因此，需要能夠在本地使用能量并且能夠容易地適配所產(chǎn)生的能量的量的方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，一種用于產(chǎn)生化學(xué)產(chǎn)品的方法包括:通過(guò)可再生能源產(chǎn)生電能，至少部分地使用由可再生能源產(chǎn)生的電能來(lái)產(chǎn)生氫氣，和利用使用電能產(chǎn)生的氫氣來(lái)生產(chǎn)一種或更多種化學(xué)產(chǎn)品。
[0007]可以由高空風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生可再生能源?？梢允褂秒娊獠蹃?lái)產(chǎn)生氫氣?；瘜W(xué)產(chǎn)品可以包括以下中的一種或更多種:氨、甲醇和/或烯烴。
[0008]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，一種用于產(chǎn)生化學(xué)組合物的設(shè)備包括:用于產(chǎn)生電能的可再生能源；氫氣產(chǎn)生模塊，其至少部分地由可再生能源產(chǎn)生的電能供電；和用于將所產(chǎn)生的氫氣加工成化學(xué)產(chǎn)品的化學(xué)品產(chǎn)生模塊。
[0009]可再生能源可以是高空風(fēng)系統(tǒng)。氫氣產(chǎn)生模塊可以是用于從水產(chǎn)生氫氣的電解槽。氫氣模塊可以利用氯堿法來(lái)產(chǎn)生氫氣。氯堿法可以是以下中的一種:薄膜法、隔膜法或水銀法。
[0010]化學(xué)品產(chǎn)生模塊可以產(chǎn)生以下中的一種或更多種:氨、甲醇和/或烯烴。化學(xué)品產(chǎn)生模塊可以是氨廣生回路。
[0011]根據(jù)另一實(shí)施例，一種設(shè)備包括用于產(chǎn)生電能的高空風(fēng)系統(tǒng)和至少部分地由通過(guò)使用翼片(airfoil)來(lái)利用高空風(fēng)而產(chǎn)生的電能供電的氫氣產(chǎn)生模塊。
[0012]高空風(fēng)系統(tǒng)可以包括:垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)；至少一個(gè)風(fēng)箏，其被布置為浸在風(fēng)流中并且連接到垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)以使該渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)；和與垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)協(xié)作來(lái)發(fā)電的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)。垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)可以包括連接到風(fēng)箏的臂。
[0013]高空風(fēng)系統(tǒng)可以包括圓盤傳送帶系統(tǒng)，其包括圓形軌道和適于在軌道上移動(dòng)的模塊。系統(tǒng)可以包括多個(gè)風(fēng)箏，其被布置為浸在風(fēng)流中并且連接到所述模塊以使所述模塊在軌道上移動(dòng)并且基于該移動(dòng)來(lái)發(fā)電。
[0014]可以提供用于利用所產(chǎn)生的氫氣來(lái)制造至少一種化學(xué)產(chǎn)品的加工模塊。至少一種化學(xué)產(chǎn)品可以包括氨、甲醇和/或烯烴。氫氣產(chǎn)生模塊可以包括用于從水產(chǎn)生氫氣的電解槽。電解槽可以是氯堿電解槽。
[0015]可以提供用于為氫氣產(chǎn)生模塊供電的輔助能源并且可以提供用于儲(chǔ)存過(guò)量能量的儲(chǔ)能裝置。
[0016]可以提供用于儲(chǔ)存過(guò)量氫氣的氫氣儲(chǔ)存裝置。
[0017]可以提供用于支承風(fēng)力系統(tǒng)和氫氣產(chǎn)生模塊的漂浮平臺(tái)。
[0018]在另一實(shí)施例中，一種用于產(chǎn)生氫氣的方法包括:利用高空風(fēng)來(lái)產(chǎn)生電能和利用所產(chǎn)生的電能來(lái)產(chǎn)生氫氣。氫氣可以通過(guò)水的電解來(lái)產(chǎn)生。可以利用風(fēng)箏風(fēng)能系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生電能。氫氣可以與其他反應(yīng)物反應(yīng)以形成化學(xué)產(chǎn)品，并且所述化學(xué)產(chǎn)品可以包括氨、甲醇和/或烯烴。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的可再生能源系統(tǒng)的示意圖；
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的氨產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖；和
[0021]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的氨產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在以下的詳細(xì)描述中參照附圖，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性但是非限制性且非窮舉的實(shí)施例。對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行足夠詳細(xì)的描述以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，并且應(yīng)理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下可以使用其他實(shí)施例和可以進(jìn)行其他改變。因此，以下的詳細(xì)描述不應(yīng)視為具有限制意義，并且本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求限定。
[0023]圖1示出了可再生能源系統(tǒng)10。系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生電能的可再生能源20和用于利用所產(chǎn)生的電能來(lái)產(chǎn)生氫氣的氫氣產(chǎn)生模塊30。優(yōu)選地，可再生能源20和氫氣產(chǎn)生模塊30被布置在同一地點(diǎn)處(即，不通過(guò)常規(guī)電網(wǎng)連接)。在一個(gè)實(shí)施例中，同一地點(diǎn)處包括至少一個(gè)加工模塊40以利用氫氣。加工模塊40可以使用氫氣生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品，例如氨、甲醇和/或烯烴?？梢园▋?chǔ)存模塊50以儲(chǔ)存所產(chǎn)生的過(guò)量電力或所產(chǎn)生的過(guò)量氫氣。電力或氫氣能夠被儲(chǔ)存直到被需要為止或者直到價(jià)格達(dá)到可接受的水平為止。
[0024]在所圖示的實(shí)施例中，可再生能源系統(tǒng)為風(fēng)能系統(tǒng)。在其他實(shí)施例中，可再生能源還可以是太陽(yáng)、雨、潮汐、波浪或地?zé)岬哪茉聪到y(tǒng)。
[0025]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，高空風(fēng)能系統(tǒng)為風(fēng)箏風(fēng)能系統(tǒng)。在美國(guó)專利第8，080，889號(hào)中公開了一種合適的風(fēng)箏風(fēng)能系統(tǒng)，該專利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被并入。該專利描述了一種轉(zhuǎn)換風(fēng)能的系統(tǒng)，其具有能夠從地面驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)動(dòng)力翼板(wing profile)(即風(fēng)箏)。動(dòng)力翼板浸在至少一種風(fēng)流中。用于控制翼板并且用于產(chǎn)生電能的基礎(chǔ)平臺(tái)被放置在地平面處并且通過(guò)兩條繩連接到動(dòng)力翼板。基礎(chǔ)平臺(tái)被適配為驅(qū)動(dòng)翼板并且被適配為產(chǎn)生電能。所述兩條繩被適配為傳遞來(lái)自翼板的力并且向翼板傳遞力，并且用于控制翼板的飛行軌跡以及用于產(chǎn)生能量。在該專利中描述的系統(tǒng)可以是移動(dòng)的系統(tǒng)。
[0026]另一合適的高空風(fēng)能系統(tǒng)為垂直桿類型的風(fēng)箏風(fēng)能系統(tǒng)。在歐洲專利第1672214B1號(hào)中描述了一種這樣的垂直桿類型的系統(tǒng)，該專利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被并入。該公布描述了一種風(fēng)能系統(tǒng)，其除了別的以外還具有用于使風(fēng)箏上升到初始起飛高度的可移動(dòng)桿、使風(fēng)箏張開到打開位置的引導(dǎo)系統(tǒng)、由風(fēng)箏導(dǎo)向系統(tǒng)自動(dòng)控制的絞車。在美國(guó)專利公布第2011/0074161號(hào)中描述了另一種這樣的垂直桿類型的系統(tǒng)，該公布的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入被。該公布描述了一種風(fēng)能系統(tǒng)，其除了別的以外還具有通過(guò)控制線纜連接到翼(即風(fēng)箏)的可定向的臂。提供了噴射類型的通風(fēng)設(shè)備來(lái)幫助翼的初始起飛。提供了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和幾何形狀可變的系統(tǒng)來(lái)控制和支承翼。這種系統(tǒng)可以位于岸上或離岸(例如在漂浮平臺(tái)上)。
[0027]又一種合適的高空風(fēng)能系統(tǒng)風(fēng)箏系統(tǒng)是在美國(guó)專利第8，134，249B2號(hào)中描述的垂直軸系統(tǒng)，該專利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被并入。該專利公開了一種利用與可轉(zhuǎn)動(dòng)的臂連接的多個(gè)風(fēng)箏的風(fēng)能系統(tǒng)?？赊D(zhuǎn)動(dòng)的臂繞著垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)并且與常規(guī)發(fā)電機(jī)齒輪連接。特別地在風(fēng)箏的起飛方面，垂直軸系統(tǒng)提供了一些優(yōu)點(diǎn)。這種圓盤傳送帶系統(tǒng)可以位于岸上或離岸(例如在漂浮平臺(tái)上)。
[0028]在以下引用文獻(xiàn)中描述了合適的高空風(fēng)能系統(tǒng)的其他示例，這些引用文獻(xiàn)中的每個(gè)的全部?jī)?nèi)容都通過(guò)引用被并入。美國(guó)專利第8，319，368號(hào)公開了一種配備有圓形軌道的圓盤傳送帶系統(tǒng)，其中由于風(fēng)箏的牽拉所引起的模型運(yùn)動(dòng)使模塊在軌道上移動(dòng)并且基于該移動(dòng)來(lái)發(fā)電。美國(guó)專利第4，124，182號(hào)公開了一種配備有“風(fēng)箏傘”(或“經(jīng)修改的降落傘”)的裝置，其用于捕獲風(fēng)能并且將其轉(zhuǎn)換為致動(dòng)發(fā)電機(jī)的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。該裝置的特征在于一對(duì)“風(fēng)箏傘系列”，在該風(fēng)箏傘系列中連續(xù)地布置有翼板。中國(guó)專利CNl，052，723公開了一種風(fēng)流發(fā)電機(jī)，其配備有一對(duì)風(fēng)箏，通該一對(duì)風(fēng)箏經(jīng)由高電阻繩將由風(fēng)流施加的牽引力轉(zhuǎn)換為放置在地平面處的滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)。英國(guó)專利GB2，317，422公開了一種配備有多個(gè)翼板的裝置，由于風(fēng)作用的影響該裝置使與發(fā)電機(jī)連接的垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)以產(chǎn)生電流。美國(guó)專利第6，072，245號(hào)公開了一種用于利用風(fēng)能的裝置，其由與形成環(huán)的繩連接的多個(gè)風(fēng)箏組成。所述風(fēng)箏被驅(qū)動(dòng)以使確定了轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)運(yùn)動(dòng)的上升路徑和下降路徑總是沿著相同方向交替。美國(guó)專利第6，25