一种水压氢能发电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种水压氢能发电系统，包括氢反应床单元、氢气水压单元、发电单元、蓄电池和外部电网。发电单元包括氢气往复式活塞发电机和位于两侧的两个气缸，气缸内设有活塞。氢气往复式活塞发电机设有线圈、磁推杆和中心通道，磁推杆穿过中心通道与两侧气缸中的活塞连接。气缸设有进气口和出气口，两侧气缸的进气口通过氢气进口管路与氢气水压单元连接，两侧气缸的出气口通过负压氢气入口管路与氢反应床单元连接，氢反应床单元通过负压氢气出口管路连接到氢气水压单元。本发明专利技术利用氢反应床单元和氢气水压单元相结合，以氢气为循环工质，充分利用大自然的能量，驱动氢气往复式活塞发电机发电，有利于节能减排、创造经济效益。

A Hydraulic Hydrogen Power Generation System

【技术实现步骤摘要】
一种水压氢能发电系统
本专利技术属于能量综合利用
，涉及一种水压氢能发电系统。
技术介绍
自然界充满着无限的常温能源，空气、海水等无限量的常温能源，具有开发潜力。地球上的能源绝大部分来自于太阳，在能源日益紧缺的今天，新的可再生绿色洁净发电技术日益受到重视。现在新能源中，水能和风能发电技术应用较为普遍，技术也较为成熟。水电开发潜力不大，而风力又过于分散，只能在一些特定区域有用，而且水能和风能发电装置投入很大，占地面积广。空气能已逐步进入人们的视野中，目前空气能热水器也得到了普遍应用，其原理就是利用空气中的热能，通过热泵加热水。但是利用空气能发电的技术非常少，技术不够成熟，难以推广应用。授权公告号为CN202055876U，授权公告日为2011年11月30日的中国技术专利公开了一种新能源太阳能热力超临界低温空气能发电装置。包括吸热器、膨胀发电机组、回热器、冷却器、增压泵、制冷机及其管道附件及检测和控制装置，密闭系统内有氮气或混合工质。工质经吸热器成为高压超临界流体，经膨胀发电机组做功发电成为临界状态工质，经回热器、冷却器冷凝，由增压泵压入回热器换热再进吸热器吸热形成封闭循环发电系统。它也可以用于余热废热地热等中低温热源发电，工质用二氧化碳或混合工质。该技术专利能够将空气能转化成推动发电机组转动的动能，但是因冷却器冷凝需要耗能，其系统能量转换率变低，发电机发电量较小，实际推广价值有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水压氢能发电系统，以氢气等为循环工质，利用金属储氢材料的吸氢/放氢特性产生的与大气压力之间的压力差，推动氢气往复式活塞发电机发电或驱动设备，充分利用大自然能量及工业余热，有利于节能减排和创造经济效益。本专利技术的技术方案是：一种水压氢能发电系统，包括氢反应床单元、氢气水压单元、发电单元、蓄电池和外部电网，所述发电单元电路连接到蓄电池和外部电网。所述发电单元包括至少一组氢气往复式活塞发电机和两个气缸的组合，所述两个气缸位于氢气往复式活塞发电机的两侧，气缸内设有活塞。所述氢气往复式活塞发电机设有线圈、磁推杆和中心通道，所述磁推杆穿过中心通道与两侧气缸中的活塞连接。所述气缸设有进气口和出气口，所述进气口和出气口分别设有阀门。所述两侧气缸的进气口通过氢气进口管路与氢气水压单元连接，所述两侧气缸的出气口通过负压氢气入口管路与氢反应床单元连接，所述氢反应床单元通过负压氢气出口管路连接到氢气水压单元。所述氢气水压单元设有左浮箱、右浮箱和水泵。所述左浮箱和右浮箱分别设有水槽和浮体，所述水槽为环形结构，所述浮体扣装在水槽的水面。所述水泵为双向泵，水泵分别与左浮箱和右浮箱的水槽连接。所述浮体上设有浮箱氢气出口和浮箱氢气进口，所述浮箱氢气出口和浮箱氢气进口分别设有阀门。所述氢反应床单元通过负压氢气出口管路连接到左浮箱和右浮箱的浮箱氢气进口，所述左浮箱和右浮箱的浮箱氢气出口通过氢气进口管路连接到气缸的进气口。所述氢反应床单元设有换热中心和至少两台氢反应床，所述换热中心包括高负压循环部分和低负压循环部分，所述高负压循环部分和低负压循环部分通过换热盘管进行间壁换热。所述氢反应床设有负压氢气入口、负压氢气出口、换热氢气入出口和换热氢气出入口，换热氢气出入口通过氢气循环管路经三通阀分为两路，一路出口连接到换热中心的高负压循环部分，一路连接到低负压循环部分。高负压循环部分和低负压循环部分经三通阀和氢气循环管路连接到换热氢气入出口，氢气循环管路设有氢气循环泵。所述氢反应床的负压氢气出口通过负压氢气出口管路连接到氢气水压单元内浮箱氢气进口。所述气缸的出气口经负压氢气入口管路连接到氢反应床的负压氢气入口。所述换热盘管包括但不限于可以由3D打印的装置或虫洞的装置所代替，使冷热流体间隔通过各自的换热通道，以增加换热效率。所述氢反应床内装载金属储氢材料，包括但不限于稀土系金属氢化物。氢气由氢气入口进入氢反应床，氢气被储氢材料吸收形成金属氢化物，对完成吸氢后的金属氢化物加热放出氢气。所述氢反应床为至少一级结构，或者为阶梯利用热量的多级结构，允许每级氢反应床中的每个氢反应床内的金属氢化物的品种、质量或体积可以不一样，每级氢反应床的吸放氢气的温度和压力可以相同或者不同。允许金属氢化物和/或包括但不限于氢气的循环介质中增加固体、液体、气体物质，起催化剂作用，从而稳定地增加吸放氢速度，或提高金属氢化物吸氢的百分比或金属氢化物放氢的百分比，或改变金属氢化物的P-C-T曲线。所述氢反应床采用循环介质与加热介质间壁或非间壁换热，加热介质为空气、烟气、海水、河水、湖水、气体加热介质、液体加热介质、固体加热介质、气液固之间二二混合或三相混合加热介质。氢反应床采用的高压或低压循环介质包括氢气但不限于氢气，直接进入氢反应床进行加热或移热，或采用电、电磁或内部加热的方式，或采用外加热的方式，或同时采用内外加热的方式，循环介质为氢气或其他稳定介质，循环介质可以是气体、液体、固体，或气液固之间二二混合或三相混合循环介质，直接进入氢反应床进行加热或移热。对氢反应床吸氢时放出的反应热，采用换热循环介质进行移热，换热循环介质包括但不限于氢气。对氢反应床放氢时需要的反应热，采用换热循环介质进行加热，外界的热量直接带入氢反应床，加热循环介质包括但不限于氢气。所述氢反应床单元被具有稳定压力功能的阀门和/或储气罐系统所代替。所述氢气进口管路和负压氢气入口管路设置净化器，防止润滑剂等残留物外泄，不允许有任何的润滑剂泄露到系统外，外扩散的润滑剂在系统内进行收集处理。所述氢气水压单元替换为包括但不限于活塞、重力、机械、气力、真空、液力、电磁、回转机械的方法或它们的组合，从而可靠的实现包括但不限于等压压缩的任何方法都适用。所述发电单元中的装置替换为包括但不限于回转发电机械或活塞发电机械。所述所有管路均为防静电复合管，管路和设备均设内保温或外保温或内外保温，同时均设有氮气保护装置，使氢气不能泄露到大气环境中。允许浮箱设置加热器，根据工艺要求提高或降低储浮箱内的温度。允许在氢气进口管路、负压氢气入口管路和/或负压氢气出口管路上设置旁路，旁路上装有空气能温度调节器或加热器，保证进入氢反应床单元的氢气温度恒定。所述浮箱设有至少一个，来自氢反应床单元放氢的负压气体进入浮箱时通过水泵加压将浮箱的浮体上浮，形成负压，从而使负压气体进入，当负压气体进入完成后，用水泵将浮箱水槽内的水泵走，从而利用大气压及重力作用压缩负压气体到0.1MPa，并且随着气体排出过程中浮体跟随变化，以确保浮箱出口压力为0.1MPa。所述浮箱包括但不限于被液压活塞、气动活塞所代替，可以被能接受负压氢气源并形成稳定的0.1MPa氢气的装置所代替。本专利技术水压氢能发电系统利用发电单元、氢反应床单元和氢气水压单元相结合，以氢气等为循环工质，根据氢反应床单元中金属储氢材料的吸氢/放氢特性，利用其吸氢形成负压端，吸氢后的金属储氢材料可在更低压力下放氢实现循环使用，放出的负压氢气在大气压作用下形成常压端，通过工质氢气在常压端和负压端之间循环流动驱动活塞并带动磁推杆作往复运动，切割线圈磁力线，使氢气往复式活塞发电机发电，充分利用了大自然的能量，有利于节能减排和创造经济效益。将本专利技术安装在轮船等交通工具，可以利用其它自然物质所携带本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水压氢能发电系统，包括氢反应床单元（1）、氢气水压单元（30）、发电单元（13）、蓄电池（5）和外部电网（17），所述发电单元（13）电路连接到蓄电池和外部电网；其特征是：所述发电单元（13）包括至少一台氢气往复式活塞发电机（4）和两个气缸（3），所述两个气缸位于氢气往复式活塞发电机（4）的两侧，气缸内设有活塞（7）；所述氢气往复式活塞发电机（4）设有线圈（2）、磁推杆（6）和中心通道，所述磁推杆（6）穿过中心通道与两侧气缸中的活塞连接；所述气缸设有进气口（14）和出气口（15），所述进气口（14）和出气口（15）分别设有阀门（18）；所述两侧气缸的进气口通过氢气进口管路（21）与氢气水压单元（30）连接，所述两侧气缸的出气口通过负压氢气入口管路（22）与氢反应床单元（1）连接，所述氢反应床单元（1）通过负压氢气出口管路（26）连接到氢气水压单元（30）。

【技术特征摘要】
1.一种水压氢能发电系统，包括氢反应床单元（1）、氢气水压单元（30）、发电单元（13）、蓄电池（5）和外部电网（17），所述发电单元（13）电路连接到蓄电池和外部电网；其特征是：所述发电单元（13）包括至少一台氢气往复式活塞发电机（4）和两个气缸（3），所述两个气缸位于氢气往复式活塞发电机（4）的两侧，气缸内设有活塞（7）；所述氢气往复式活塞发电机（4）设有线圈（2）、磁推杆（6）和中心通道，所述磁推杆（6）穿过中心通道与两侧气缸中的活塞连接；所述气缸设有进气口（14）和出气口（15），所述进气口（14）和出气口（15）分别设有阀门（18）；所述两侧气缸的进气口通过氢气进口管路（21）与氢气水压单元（30）连接，所述两侧气缸的出气口通过负压氢气入口管路（22）与氢反应床单元（1）连接，所述氢反应床单元（1）通过负压氢气出口管路（26）连接到氢气水压单元（30）。2.根据权利要求1所述的水压氢能发电系统，其特征是：所述氢气水压单元（30）设有左浮箱（45）、右浮箱（47）和水泵（46）；所述左浮箱和右浮箱分别设有水槽（44）和浮体（48），所述水槽为环形结构，所述浮体扣装在水槽的水面；所述水泵为双向泵，水泵分别与左浮箱和右浮箱的水槽连接；所述浮体上设有浮箱氢气出口（42）和浮箱氢气进口（43），所述浮箱氢气出口（42）和浮箱氢气进口（43）分别设有阀门（18）；所述氢反应床单元（1）通过负压氢气出口管路（26）连接到左浮箱和右浮箱的浮箱氢气进口（43），所述左浮箱和右浮箱的浮箱氢气出口（42）通过氢气进口管路（21）连接到气缸（3）的进气口（14）。3.根据权利要求2所述的水压氢能发电系统，其特征是：所述氢反应床单元（1）设有换热中心和至少两台氢反应床（27），所述换热中心包括高负压循环部分（11）和低负压循环部分（12），所述高负压循环部分和低负压循环部分通过换热盘管（25）进行间壁换热；所述氢反应床（27）设有负压氢气入口（9）、负压氢气出口（19）、换热氢气入出口（10）和换热氢气出入口（20），换热氢气出入口（20）通过氢气循环管路（36）经三通阀（37）分为两路，一路出口连接到换热中心的高负压循环部分（11），一路连接到低负压循环部分（12）；高负压循环部分（11）和低负压循环部分（12）经三通阀（37）和氢气循环管路（36）连接到换热氢气入出口（10），氢气循环管路（36）设有氢气循环泵（38）；所述氢反应床（27）的负压氢气出口（19）通过负压氢气出口管路（26）连接到氢气水压单元内浮箱氢气进口；所述气缸（3）的出气口（15）经负压氢气入口管路（22）连接到氢反应床（27）的负压氢气入口（9）；所述换热盘管包括但不限于可以由3D打印的装置或虫洞的装置所代替，使冷热流体间隔通过各自的换热通道，以增加换热效率。4.根据权利要求3所述的水压氢能发电系统，其特征是：所述氢反应床内装载金属储氢材料，包括但不限于稀土系金属氢化物；氢气由氢气入口进入氢反应床，氢气被储氢材料吸收形成金属氢化物，对完成吸氢后的金属氢化物加热放出氢气；所述氢反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾鹏，
申请(专利权)人：上海柯来浦能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31