[發(fā)明專利]供電電壓范圍極寬的低成本電解水制氫方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910163251.0
• 申請日: 2009-12-29
• 公開（公告）號: CN102191509A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧誠;何磊
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

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(shí)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)淙剂希紵蟮膹U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(shí)，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(huì)減小大氣中二氧化碳的排放量。

現(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(dòng)來說，使用時(shí)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(shí)，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(shí)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(gè)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(dòng)，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(gè)電能輸入裝置(A₁、A₂......A_n)、多個(gè)逆穩(wěn)壓裝置(B₁、B₂......B_n)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(gè)電能輸入裝置與一個(gè)逆穩(wěn)壓裝置串聯(lián)連接為一路能量處理電路，然后各個(gè)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(p1)進(jìn)入到以排水法工作的氫氣儲氣罐(T)內(nèi)，同時(shí)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。