專利名稱:太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站是一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能、電能的工作組機(jī)，是一類以獲取純氫為直接工作目標(biāo)，以獲取電能為間接工作目標(biāo)的能源制取機(jī)器。
背景技術(shù)：
就目前來(lái)看，人類采用機(jī)器設(shè)備利用陽(yáng)光中蘊(yùn)藏的能量方式有兩種，一種是通過(guò)太陽(yáng)光照射獲取內(nèi)能，另一種是將光能轉(zhuǎn)化為電能，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站屬于后者。
人類對(duì)于光電效應(yīng)認(rèn)識(shí)最早始于19世紀(jì)60年代，光的電磁學(xué)與光的波動(dòng)學(xué)處于完善過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在高中物理教材中曾中關(guān)于光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大致如下把一塊擦得很亮的鋅板接在驗(yàn)電器上，用弧光燈照射鋅板，結(jié)果驗(yàn)電器指針張開了。這表示鋅板帶了電，進(jìn)一步檢驗(yàn)表明帶的是正電。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明在弧光燈照射下，鋅板中的自由電子從表面飛出來(lái)了，于是鋅板帶正電。實(shí)驗(yàn)表明在光的照射下，物體發(fā)射了電子，并且產(chǎn)生電流，但由于鋅板僅能捕獲8.07×1014Hz以上頻率的光子，而自然界中這類光子很少，所以采用鋅板獲取電能不適宜。
在光電效應(yīng)的啟發(fā)下，人們不斷通過(guò)實(shí)驗(yàn)尋找制取能將光能轉(zhuǎn)化為電能的優(yōu)良材料，并用這些材料獲電能供生活使用，就目前來(lái)看，單晶硅及多晶硅等是太陽(yáng)能電池生產(chǎn)主要的原料，其將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率，能達(dá)15％。
太陽(yáng)能電池解決了人們?cè)陔娏W(wǎng)絡(luò)供應(yīng)不上或不足時(shí)人們對(duì)電能需求的問(wèn)題，利用太陽(yáng)能電池能在野外給多種蓄電池充電，保證如手提電腦，手機(jī)的正常工作，在高原牧區(qū)，人煙稀少，可以利用太陽(yáng)能電池照明或其它電力服務(wù)，一些科學(xué)人士還利用太陽(yáng)能電池給發(fā)動(dòng)機(jī)供電，發(fā)明了太陽(yáng)能汽車，太陽(yáng)能抽水機(jī)等。
這些發(fā)明確實(shí)給人們提供了不少方便，也為環(huán)保提出了模式，然而這所有的發(fā)明似乎僅滿足于人們對(duì)電力的需求，而并未指向人們?cè)谀茉创箢I(lǐng)域存在的困難，比如人們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的需求，傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池另一個(gè)明顯的不足，還在于它只能提供小規(guī)模電力需求，雖然現(xiàn)有的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)也可貯存大量的電力，但保存時(shí)間不長(zhǎng)。
發(fā)明內(nèi)容太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站針對(duì)21世紀(jì)對(duì)能源需求增加和人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)增強(qiáng)的形勢(shì)，在原有太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)上進(jìn)行了革命性改進(jìn)，以利用太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化的電能電解水制取純氫氣為直接目標(biāo)，以收集所得氫氣再次發(fā)電為間接目標(biāo)，形成了一種能滿足供氫發(fā)電雙重能源形式需求的工作站。
太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站主體結(jié)構(gòu)分為五大部分，如附圖1所示，根據(jù)該工作站實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)氫發(fā)電過(guò)程中各部件的功能可分為光能轉(zhuǎn)換裝置、氣體發(fā)生裝置、貯氣裝置、發(fā)電裝置、動(dòng)力補(bǔ)給裝置，其工作原理如下當(dāng)太陽(yáng)光達(dá)到太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站正常工作標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，該工作站的光能轉(zhuǎn)換裝置便會(huì)將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能，根據(jù)氣體發(fā)生裝置對(duì)所需電流、電壓要求不同，單晶硅板或多晶硅板等制作規(guī)格也均不同，其目的是使光能轉(zhuǎn)換裝置能產(chǎn)生達(dá)到氣體發(fā)生裝置所需的電流、電壓，同時(shí)也使氣體發(fā)生裝置能高效率地利用所得電能，在電能被導(dǎo)入氣體發(fā)生裝置后，氣體發(fā)生裝置電解槽內(nèi)的水溶液便會(huì)被電解，并分別在兩電極上產(chǎn)生氣體。如果所使用的是純水，在電解槽陰極區(qū)會(huì)產(chǎn)生氫氣，陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生氧氣如果所使用的是海水除雜后的精制飽和NaCl溶液，則陽(yáng)極區(qū)會(huì)產(chǎn)生氯氣，陰極區(qū)產(chǎn)生氫氣，并且會(huì)生成NaOH溶液。生成的氣體在動(dòng)力補(bǔ)給裝置工作下被輸送到貯氣裝置進(jìn)行保存，液化處理等。
貯氣裝置所生成的氫氣、氧氣、氯氣均為極具工業(yè)價(jià)值的原料，其中氫氣液化后可提供給汽車作發(fā)動(dòng)燃料，而滯銷的氫氣又可輸入發(fā)電裝置進(jìn)行規(guī)模發(fā)電，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品形式轉(zhuǎn)化，并且在發(fā)電過(guò)程中又會(huì)生成淡水，經(jīng)凈化后可提供居民使用，特別是那些淡水資源缺乏地區(qū)。
這樣與傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池相比，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站便擁用了以下諸多優(yōu)點(diǎn)1、可以根據(jù)需求進(jìn)行能量輸出，傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池采光面相當(dāng)有限，導(dǎo)致了其所獲得的電能較少，在能量輸出總功率上也就較小，而太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站具有將多個(gè)單晶硅板或多個(gè)多晶硅板所獲得的電能先轉(zhuǎn)化為化學(xué)能然后集中起來(lái)進(jìn)行釋放的能力，其具有的貯氣裝置使發(fā)電機(jī)即使在無(wú)光照情況下，仍然能大功率地工作數(shù)天的時(shí)間，并能配合需求提高或降低功率。
2、具有大量貯存電能的能力，傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池僅具有利用電容貯存電流的能力，貯存的能量相當(dāng)小，而太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站能夠像水力電站關(guān)閉水閘那樣利用貯氣裝置將已轉(zhuǎn)化為化學(xué)物質(zhì)氫氣中的能量以化學(xué)能形式貯存起來(lái)，以備需要時(shí)使用。
3、能在一定條件下提供副產(chǎn)品純氧、氯氣、氫氧化鈉溶液。在光能轉(zhuǎn)換裝置工作條件下，氣體發(fā)生裝置將淡水分解成氫氣和氧氣；能將除雜后的海水，即精制食鹽水分解出氫氣和氯氣，并生成氫氧化鈉溶液。
4、能為發(fā)動(dòng)機(jī)提供清潔環(huán)保高效的燃料，以氫氣為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)排放物僅僅只有水，同等質(zhì)量的氫氣燃燒放熱要比同等質(zhì)量的汽油燃燒放熱高出三倍多。
5、電能可以通過(guò)管道輸送發(fā)電原料氫氣而實(shí)現(xiàn)異地發(fā)電的方式進(jìn)行輸送，打破了百年來(lái)以金屬導(dǎo)線輸電的單一格局。
6、提供副產(chǎn)品淡水。淡水與電能是未來(lái)城市必需的兩大重要資源，而太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站又需要建在郊區(qū)和其它光能充足的地方，如果郊區(qū)擁有豐富的水資源，包括海水，便能利用其為源料將制取出的氫氣通過(guò)管道輸入市區(qū)，在市區(qū)進(jìn)行發(fā)電，并生成淡水，凈化后可用作飲用水。
由于太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站僅是針對(duì)原有太陽(yáng)能電池在功能結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，因此其使用壽命和光能轉(zhuǎn)化效率均只與其使用的電池板功能相關(guān)，其所轉(zhuǎn)化的電能價(jià)格雖略高于國(guó)家電力平均價(jià)格，但對(duì)于電力需求旺盛的單位來(lái)說(shuō)，并不構(gòu)成負(fù)擔(dān)，其操作危險(xiǎn)性也非常低。
附圖1為太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站工作的主要流程圖分為A、B兩幅，A圖為純水水電解情況，B圖為海水處理后的精制飽和NaCl溶液電解情況。其中，氣體發(fā)生裝置2在抗NaCl溶液腐蝕性上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出氣體發(fā)生裝置1，而且氣體發(fā)生裝置2屬于離子交換膜電解槽；太陽(yáng)能蒸餾器1是專用于對(duì)淡NaCl溶液蒸餾，太陽(yáng)能蒸餾器2是專用于NaOH溶液蒸餾附圖2是氣體發(fā)生裝置2單元槽示意圖，其中的離子交換膜是阻止陰離子和氣體通過(guò)允許陽(yáng)離子通過(guò)的特殊膜體。
附圖3是漂白劑原料制取圖示。
附圖4是一級(jí)貯氫室一單元室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其中管道①表示氫氣入口，管道②表示氫氣排放口，兩管道無(wú)閥門，其閥門設(shè)在地面外，其中隔板處于上下底面之間，其與四壁光滑緊密接觸，隔板上有許多直徑為2-3厘米的小孔，小孔周圍連接著能完全封閉小孔的瓣膜，瓣膜開口向下。
具體實(shí)施方式太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電站由于具有多種用途，因此在投資建設(shè)上也因投資者的利益目標(biāo)不同，而在結(jié)構(gòu)外觀上和材料選取上有所差異，然而要實(shí)現(xiàn)利益最大化，必須盡量提高單位電池板所得光能向產(chǎn)品中的能量轉(zhuǎn)化率，從而提高產(chǎn)量，增加效益。
以建造電池板面積達(dá)14246m2的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站為例，如果平均每日該工作站能正常工作9小時(shí)，太陽(yáng)光照射地面處時(shí)單位面積上的輻射功率P0＝1.0×103W/m2，所采用的光電轉(zhuǎn)化板轉(zhuǎn)化光能為電能的效率為15％，則每日每平方米所得轉(zhuǎn)化為氫氣的化學(xué)能可達(dá)0.9KWh以上，則所得能量可以提供載重3噸，發(fā)動(dòng)機(jī)效率為65％，行駛阻力為車重0.05倍的200輛汽車以20米每秒的速度行駛100Km的所需能量，如果所得產(chǎn)品能全部銷售出去，估計(jì)3到4年時(shí)間內(nèi)收回全部投資，其后所得盈利除去基本開銷80％以上將是純利潤(rùn)。
根據(jù)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站正常工作對(duì)部件要求，我認(rèn)為除去成本考慮，以現(xiàn)有技術(shù)完全能做(一)光能轉(zhuǎn)換裝置 光能轉(zhuǎn)換裝置是最核心的元件。其光能利用效率高低直接決定工作站轉(zhuǎn)氫發(fā)電能力，同時(shí)增強(qiáng)電池板單位面積上所得太陽(yáng)能的輻射功率也是節(jié)約成本和提高效益的重要手段，其次是提高電池板所得電能向氣體發(fā)生裝置內(nèi)陰陽(yáng)極板輸送效率，這需要盡量減小輸電線路電阻，采用優(yōu)質(zhì)高效的導(dǎo)電材料。
通過(guò)如下方法可以提高太陽(yáng)能電池板單位面積上的工作效力①通過(guò)布局高干，引入反射鏡板，通過(guò)鏡面對(duì)光的物理反射作用，可以引入大量反射力頃的鏡板，并根據(jù)各個(gè)太陽(yáng)能電池板的規(guī)格，如強(qiáng)光板、弱光板等接受光輻射的強(qiáng)度上限，制定最優(yōu)方案，使每個(gè)太陽(yáng)能電池板不但能接受其自然照射的光能還能接受被反射鏡板所反射的光能。②利用天文觀測(cè)成果，采用電腦編制出當(dāng)?shù)靥?yáng)白天12小時(shí)所在位置的數(shù)據(jù)，并以此數(shù)據(jù)控制太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，同時(shí)推算出反射鏡板如何轉(zhuǎn)動(dòng)才能使太陽(yáng)能電池板工作效率最優(yōu)的數(shù)據(jù)，從而編制程序控制反射鏡板的轉(zhuǎn)動(dòng)。
氣候?qū)饽苻D(zhuǎn)換裝置的影響①風(fēng)力達(dá)到一定程度便可能損壞太陽(yáng)能電池板及反射鏡板，因此除了選取少風(fēng)，風(fēng)弱地區(qū)建設(shè)工作站外，還必須作好氣候觀測(cè)，必要時(shí)還應(yīng)提前撤下電池板與反射鏡板。②云霧對(duì)光能轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)化能力影響十分大，條件具備情況下，應(yīng)主動(dòng)驅(qū)散云霧。
總之，空氣中水氣少，反射少，光照時(shí)間長(zhǎng)的地方是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電站建設(shè)地址的首要條件，同時(shí)，工作站的人員還必須具備主動(dòng)抗破壞性氣候的能力。
(二)氣體發(fā)生裝置 20世紀(jì)，隨著有機(jī)合成業(yè)和金屬冶煉的發(fā)展，對(duì)氫氣需求量越來(lái)越大，這促使了氫氣制取技術(shù)的發(fā)展。目前，許多公司已經(jīng)具備了生產(chǎn)高純氫且能量利用率很高的氫氣發(fā)生裝置。在20世紀(jì)80年代電解制堿技術(shù)開始采用離子交換膜法，先進(jìn)的電堿制堿技術(shù)為通過(guò)將海水除雜凈化處理后制取高純氫氣提供了借鑒。
將純水電解的化學(xué)方程式是2H2O(I)＝2H2(g)+O2(g)；ΔH＝-571.6KJ/mol?，F(xiàn)有技術(shù)采用復(fù)極多元電解槽結(jié)構(gòu)制取氫氣，由于NaOH具有腐蝕性，因此采用優(yōu)秀的催化技術(shù)淘汰NaOH是目前的氫氣制取主流，另外，純水制氫對(duì)電解槽選材上的電化學(xué)性，抗腐蝕性、耐鈍化性要求都十分高，在干燥劑的選取上也應(yīng)選取更換周期長(zhǎng)的干燥劑，不過(guò)這些問(wèn)題都是現(xiàn)有技術(shù)能解決的。
將海水除雜凈化處理后的制氫過(guò)程無(wú)論從產(chǎn)品種類到工藝處理都與氯堿制取技術(shù)十分相近，這使得利用海水除雜凈化處理后制氫的技術(shù)能很快成熟。
首先，通過(guò)溝渠管道等將海水引入太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站的海水凈化處理池，然后通過(guò)過(guò)濾除去泥沙，化驗(yàn)出海水的成份和各種溶解質(zhì)的存在比例，制定出除雜程序。經(jīng)過(guò)過(guò)濾后的海水由于NaCl溶液濃度不夠高，因此還須加入一部分NaCl固體，使之達(dá)到飽和。
利用海水制氫的方程是
由于海水制氫的目地是為了盡量獲得純氫，因此如非對(duì)氯氣和燒堿有大量穩(wěn)定的需求，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站的主要工作仍是制取能源，以凈化處理的海水制取氫氣采用離子交換膜電解槽。
離子交換膜電解槽主要由陽(yáng)極、陰極、離子交換膜，電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成，每臺(tái)電解槽由若干單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成，如附圖二，是一個(gè)單元槽示意圖，電解槽陽(yáng)極由金屬鈦網(wǎng)制成，陰極由碳鋼網(wǎng)制成；陽(yáng)離子交換膜把電解槽分成陽(yáng)極室和陰極室。陽(yáng)離子交換膜有一種特殊性質(zhì)，即它雙允許陽(yáng)離子通過(guò)，而阻止陰離子和氣體通過(guò)，也就是說(shuō)又允許Na+通過(guò)，而Cl-、OH-和氣體不能通過(guò)，這樣既防止陰極產(chǎn)生的H2和陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液混合作用生成NaClO而影響燒堿質(zhì)量。
精制的飽和食鹽水進(jìn)入陽(yáng)極室純水(加入一定量的NaOH溶液)加入陰極室。通電時(shí)H2O在陰極表面生成H2、Na+穿過(guò)離子膜由陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室，導(dǎo)出的陰極溶中含有NaOH經(jīng)過(guò)一定蒸發(fā)，成為液堿被直接包裝成成品；Cl-則在陽(yáng)極表面放電生成Cl2。電解后的淡鹽水從陽(yáng)極導(dǎo)出，可重新配制食鹽水或進(jìn)入下面的工序。
在光能轉(zhuǎn)換裝置附近建立一定量的太陽(yáng)能蒸餾器，太陽(yáng)能蒸餾器是一類將光能轉(zhuǎn)化為熱能的設(shè)備，利用太陽(yáng)能蒸餾器能將從陽(yáng)極導(dǎo)出的淡鹽水蒸發(fā)出一定量的水蒸氣，并使淡鹽水變成飽和鹽水。飽和鹽水可以返回離子交換膜電解槽繼續(xù)進(jìn)行電解；水蒸氣可以冷卻后加入一定NaOH溶液進(jìn)入陰極室參加反應(yīng)或被直接導(dǎo)入純水電解槽進(jìn)行電解生成氫氣和氧氣。
需要指出的是，不論使用哪種氣體發(fā)生裝置，都必須保證①氣體發(fā)生裝置內(nèi)各個(gè)電解槽所需電流、電壓達(dá)到正常工作標(biāo)準(zhǔn)，這可以從光能轉(zhuǎn)換裝置和氣體發(fā)生裝置兩方面入手，既先確定一方正常工作時(shí)電壓、電流及其功率，再選擇另一方使這配合，如氣體發(fā)生裝置需要4V電壓，1000A的電流，那么光能轉(zhuǎn)換裝置對(duì)氣體發(fā)生裝置的輸入電壓也必須為4V，電流為1000A，同時(shí)在氣體發(fā)生裝置內(nèi)也須安裝穩(wěn)流器，防止工作時(shí)間光照強(qiáng)度變化影響氣體發(fā)生裝置的工作。②要盡量提高光能到氫氣產(chǎn)量的效率，減少能量浪費(fèi)。
(三)貯氣裝置 無(wú)論采用哪種方式制取氫氣，氣體發(fā)生裝置都會(huì)產(chǎn)生兩種氣體，不同的是，利用海水除雜處理后生產(chǎn)的產(chǎn)物氯氣會(huì)有毒，而且毒性強(qiáng)烈，如果當(dāng)?shù)貨]有足夠的氯氣需求或氯氣滯銷造成庫(kù)存不下，建議實(shí)施就地處理方法，處理的方法是利用Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O，既將氯氣平緩?fù)ㄟ^(guò)盛有NaOH溶液的溶器內(nèi)。如附圖三所示，在容器的一端為NaOH補(bǔ)入口，及時(shí)及量的補(bǔ)入NaOH溶液，另一端為產(chǎn)物排放口，排出產(chǎn)物為含氯漂白劑原料，經(jīng)過(guò)處理后可作漂白劑，同時(shí)處理后的氣體中可能仍含有少量氯氣，須再用NaOH處理，確定無(wú)污染后排放，另一種方法是利用氫氣與氯氣化合制取氯化氫氣體，所得氯化氫氣體容于純水后便得了鹽酸，鹽酸既是極具工業(yè)價(jià)值的原料，也是海水精制所必需的化學(xué)藥品，當(dāng)然，不排除其它優(yōu)秀的處理方式。
下面主要介紹氣體的貯存，由于氫氣、氧氣、氯氣的貯存方式在這里都采用物理處理方法，因此除了裝置的抗腐蝕性外，其余均相同，以介紹氫氣的貯存為例以日產(chǎn)量為323Kg氫氣的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電站為例，其日產(chǎn)氫氣量按常溫常壓計(jì)算為3617.6m3，如果以長(zhǎng)30米，寬30米計(jì)算，則需至少深4米多的一級(jí)貯氫室，即一級(jí)貯氫室應(yīng)能至少保證貯存該工作站一日所生產(chǎn)氫氣于常溫常壓下的氣體體積，一級(jí)貯氫室最好建在地下，一則節(jié)約占地面積，二則可利用地形使貯氫室抗壓力增強(qiáng)，三則可減弱難以避免的破壞性爆炸對(duì)周圍建筑人群傷害。
一級(jí)貯氫室往往由于體積和上底面積很大，不易操作處理，因此需要進(jìn)行分隔，分隔后的每一個(gè)小室為一個(gè)單元室，其具體結(jié)構(gòu)如附圖四所示，每個(gè)單元室包括一個(gè)氣體導(dǎo)入通道，一個(gè)氣體排出通道，滑面隔板以及提拉隔板所需鋼繩及提升電動(dòng)機(jī)等。
滑面隔板是一張與單元室室壁接觸緊密，且摩擦力與遠(yuǎn)小于其自重力的隔板，隔板上擁有許多只能允許上底面和隔板之間的氣體向下流動(dòng)并阻止下底面與隔板之間的氣體向上流動(dòng)的部件，這種部件類似于人體血管的瓣膜，因此抽氣機(jī)將氫氣鼓入時(shí)，便會(huì)推動(dòng)滑面隔板上升，直到完全貼在上底面上，上底面內(nèi)層必須安裝壓力緩沖材料，使得隔板對(duì)其擠壓不致于造成損壞，一般可采用內(nèi)部帶鋼性彈簧的材料。根據(jù)抽氣機(jī)所提供的壓強(qiáng)和氫氣庫(kù)貯量高峰值不同，對(duì)單元室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)承受壓強(qiáng)也要求不同，一般情況下滑面隔板及室壁至少需要承受1013.25千帕以上而不至損壞，當(dāng)氫氣需要從一級(jí)貯氫室排出時(shí)，便會(huì)放下滑面隔板，在滑面隔板重力擠壓和氫氣外泄氣壓作用下，氫氣便從氣體排出通道排出，通過(guò)排氫管實(shí)際排出口大小變化可調(diào)節(jié)排氫速度，這時(shí)隨著氫氣排放而下降的滑面隔板所起作用是①穩(wěn)定氣壓，利用重力壓擠氫氣；②消除了氫氣排放對(duì)單元室壁所產(chǎn)生的吸拉作用力，保護(hù)單元室。由于氫氣排放過(guò)程中可能會(huì)通過(guò)滑面隔板與室壁間的空隙少量上泄，因此可拉動(dòng)滑面隔板上升，這時(shí)瓣膜便會(huì)張開，讓上底面與隔板間的氫氣通過(guò)瓣膜孔下排，排出氫氣，直到排盡。
工作人員在進(jìn)入一級(jí)貯存室內(nèi)工作時(shí)，還必須使小室內(nèi)充滿空氣，但空氣中的氧氣可能會(huì)與氣室內(nèi)殘留氫氣化合造成危險(xiǎn)，因此可先通入二氧化碳等無(wú)毒害且不易與所貯氣體反應(yīng)生成有害氣體的氣體排出殘余貯存氫氣，然后再鼓入空氣排走二氧化碳，經(jīng)確定安全后工作人員方可入內(nèi)。
二級(jí)貯氫室是氫氣收集后向工業(yè)原料轉(zhuǎn)化的途徑，由于氫氣具有許多的利用價(jià)值和性能，因此保存要求也不一樣，但目前主要以液化后裝入鋼瓶為主要方式，投資者如果對(duì)氫氣純度要求很高，除了導(dǎo)管氣密性優(yōu)良外，還必須嚴(yán)把入口，包括原料選取，如氣體發(fā)生裝置中水的標(biāo)準(zhǔn)情況，電解后的除雜、干燥等。
氧氣、氯氣的收集和保存與氫氣保存相同，只是氯氣由于具有劇毒性和腐蝕性，在材料選擇上必須注意器材的抗腐蝕能力，同時(shí)尾氣處理時(shí)必須用強(qiáng)堿溶液除去氯氣，以確定安全性。
(四)動(dòng)力補(bǔ)給裝置 動(dòng)力補(bǔ)給裝置主要負(fù)責(zé)提供整個(gè)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站各個(gè)部件對(duì)動(dòng)力的需求，如水流的補(bǔ)入，氣體的貯存、排出和液化等，根據(jù)要求不同，可安裝不同功率發(fā)動(dòng)機(jī)。
(五)發(fā)電機(jī)組 將氫氣進(jìn)行發(fā)電與將氫氣用作工業(yè)原料相比可能效益較低，但也有其自身價(jià)值之所在，其原因是①氫氣在轉(zhuǎn)氫發(fā)電過(guò)程中起的是能量傳遞作用，通過(guò)電解水制取氫氣
和氫氣與氧氣化合2H2+O2＝2H2O，水的物質(zhì)量從理論上講并沒有減少，因此利光能電解水制取氫氣再用氫氣發(fā)電對(duì)水的需求量并不多。②氫氣發(fā)電技術(shù)比其它發(fā)電技術(shù)如水力、火力、核電技術(shù)難度低，投資成本也相對(duì)低，且不具有污染環(huán)境的缺點(diǎn)。③獨(dú)立性強(qiáng)，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站可以支持那些電力網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)不上的地區(qū)，只需要光照充足、水汽少，便可運(yùn)行不同規(guī)模投產(chǎn)。
利用氫氣發(fā)電必須考慮用戶的遠(yuǎn)近，如果較近，可采用氫燃料發(fā)電池；如果用戶較遠(yuǎn)，則須采用交流發(fā)電機(jī)，然而交流發(fā)電機(jī)以燃燒氫氣進(jìn)行發(fā)電，能量利用度不高，投資者必須考慮消費(fèi)者承受能力，綜合比較，如果用戶安裝發(fā)電池，通過(guò)管道將氫燃料提供給用戶讓其自己進(jìn)行發(fā)電，效益會(huì)較好，當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)滯銷時(shí)，投資者也可考慮將氫氣轉(zhuǎn)變成電能接入電力網(wǎng)絡(luò)供電，減少成本虧損。
權(quán)利要求
1.太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站同其它太陽(yáng)能電池、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)均屬于利用光電效應(yīng)獲得電能的設(shè)備，但太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站工作目標(biāo)不僅僅停留在獲得電能上，它另一個(gè)主要工作目的地是為獲取清潔高效燃料，其特征是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站將各個(gè)電池板所獲得的電能全部用來(lái)電解純水或海水精制后的飽和氯化鈉溶液，從中獲得主要產(chǎn)品氫氣和副產(chǎn)品氧氣、氯氣、液堿等；氫氣既可用于多種化工和生活領(lǐng)域，也是下一工序發(fā)電工作的原料，因此太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站是一種集轉(zhuǎn)化氫氣和發(fā)電于一體多功能工作站。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站具有制取氫氣的能力，其具有的一級(jí)貯氫室既是氫氣液化前的集中室，也是實(shí)現(xiàn)發(fā)電工作的能量貯存室，是整個(gè)工作站的一部分，其特征是通過(guò)具有單向透氣性的隔板分隔單元室，使其成為一種簡(jiǎn)單有效的能量貯存室，這是過(guò)去任何太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)貯能設(shè)施中所不具有的。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站在電解處理海水過(guò)程中產(chǎn)生了氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液等產(chǎn)品，這與氯堿工業(yè)產(chǎn)品種類相同，其特征是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站主要工作目標(biāo)是為獲取氫氣作為發(fā)電和燃料使用，同時(shí)具有生產(chǎn)副產(chǎn)品氯氣和氫氧化鈉溶液的能力，其所利用光能電解處理海水是過(guò)去氯堿制取工業(yè)和太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)所不擁有的能力。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站擁有大量生產(chǎn)氫氣的能力，并能將氫氣用于發(fā)電使用，其特征是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站具有提供燃料和發(fā)電的雙重功能，但市場(chǎng)上工業(yè)和生活以及發(fā)動(dòng)機(jī)燃料對(duì)氫氣的需求往往高于將氫氣用作發(fā)電的需求，因而將氫氣用于發(fā)電使用是將氫氣用作以上方面使用的補(bǔ)充，其目的是減少產(chǎn)品浪費(fèi)，因此就功能而言太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站是具有利用光能發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。
專利摘要
太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電工作站，是一種能提供燃料用氫和將氫氣用于發(fā)電的多功能太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換設(shè)備，其所采用的光能轉(zhuǎn)換裝置具有優(yōu)秀的采集光能方式，并利用光電效應(yīng)原理首先將光能轉(zhuǎn)化為電能，然后通過(guò)不同的氣體發(fā)生裝置，將純水電解為氫氣和氧氣，將精制飽和的NaCl溶液電解生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉溶液，通過(guò)各種成品加工方式得到如液氫、液氧、液氯、液堿等一系列極為重要的化工和生活用品。其所具有的一級(jí)貯氫室能低成本的貯存大量氫氣，并能直接提供發(fā)電機(jī)用于發(fā)電生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品形式轉(zhuǎn)化。因此，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)氫發(fā)電站能滿足21世紀(jì)人們對(duì)清潔環(huán)保的能源需求。
文檔編號(hào)H02N6/00GK1995460SQ200610142650
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年10月26日
發(fā)明者豆乾德 申請(qǐng)人:豆乾德導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan