一种吸收潮流能方式的氢动力船及运行方法技术

本发明专利技术公开了一种吸收潮流能方式的氢动力船及运行方法，氢动力船包括舱体，舱体中设置潮流能发电装置、海水淡化系统、电解制氢系统、动力驱动系统和控制系统；潮流能发电装置的电能输出端连接电解制氢系统电能输入端，海水淡化系统的出水口连通电解制氢系统的介质入口，电解制氢系统的出口连通动力驱动系统的工质入口；控制系统的输出端分别连接潮流能发电装置、海水淡化系统、电解制氢系统以及动力驱动系统的控制信号输入端；潮流能发电装置与舱体可伸缩连接；在船舶停靠时，将可再生的潮流能转化为电能，再对海水进行淡化提纯作为制氢原料，制氢产生氢气存储，船行驶中，用氢气做燃料代替或减少重油、柴油的使用，减少碳排放，对环境具有保护作用。

A hydrogen powered ship and its operation method

【技术实现步骤摘要】
一种吸收潮流能方式的氢动力船及运行方法
本专利技术属于潮流能发电与电解制氢应用领域，具体涉及一种吸收潮流能方式的氢动力船及运行方法。
技术介绍
繁忙的水运和海运带来了空气污染，由于船舶所使用的燃料主要是渣油或重油，都属于柴油范畴，其含硫量是车用油的100至3500倍，并且还含有镉、钒、铅等重金属。在京津冀、长三角、珠三角及沿海沿江地区，船舶港口排放已成为大气污染的重要来源之一。海洋潮流能因为储量巨大、清洁无污染、可预测性强、取之不尽、用之不竭等突出优点，在世界范围内受到科技界、产业界的高度关注，成为主要发达国家、跨国企业巨头争相布局的前沿科技和新兴产业焦点领域。海洋潮流能发展潜力十分巨大，是一种理想的清洁可再生发电能源。氢气不含有碳，燃烧后不产生CO2，被认为是理想的能源或能源载体。氢气作为内燃机燃料时，极易实现稀薄燃烧，排放污染物少，热效率高。相比于锂电池等蓄电池，因电池的寿命远短于发动机寿命，而且电动车的最大连续行驶里程受到配备电池数量的限制，很难实现将其发动机全报废而改用电动机驱动。另一方面，蓄电池包含的元素开采过程也是对大自然的一种污染，并没有完全解决环境污染问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种吸收潮流能方式的氢动力船及运行方法，将潮流能转化为电能，再利用电能电解制氢，有助于解决或缓解轮船采用传统燃料污染环境的问题，同时有助于节约能源。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，一种吸收潮流能方式的氢动力船，包括舱体，舱体中设置潮流能发电装置、海水淡化系统、电解制氢系统、动力驱动系统和控制系统；潮流能发电装置的电能输出端连接电解制氢系统电能输入端，海水淡化系统的出水口连通电解制氢系统的介质入口，电解制氢系统的产品出口连通动力驱动系统的工质入口；控制系统的输出端分别连接潮流能发电装置、海水淡化系统、电解制氢系统以及动力驱动系统的控制信号输入端；潮流能发电装置可升降地设置在舱体中；潮流能发电装置用于实现捕获海洋能中潮流能量并转换为电能，海水淡化系统用于将海水淡化和净化电解制氢所需原材料水，用于产生氢气的电解制氢系统；动力驱动系统为船舶行驶提供动力。潮流能发电装置包括导流罩和发电机构；导流罩沿潮流能发电装置轴向一周设置，导流罩沿发电机构轴向形成水流通道，发电机构外侧设置机舱，采用塔架连接机舱与导流罩，发电机构的输出端连接电解制氢系统的电能输入端，导流罩的底部设置基础。导流罩的两端为喇叭口结构。舱体与潮流能发电装置之间通过可升降伸缩轴连接，可升降伸缩轴的动力控制信号输入端连接控制系统的输出端，潮流能发电装置的电能输出端通过海缆连接电解制氢系统的电能输入端，舱体中还设置有转动缆装，海缆绕于转动缆装，转动缆装的动力采用电机，所述电机的控制信号输入端连接控制系统的输出端。潮流能发电装置中设置有方向传感器，方向传感器连接控制系统的输入端，潮流能发电装置的顶部设置有转向装置，转向装置固定部连接伸缩机构，转向装置的转动部连接潮流能发电装置的顶部，转向装置采用转向电机驱动，所述转向电机的控制信号输入端连接控制系统的输出端。电解制氢系统设置有介质输入端、电能输入端、电解槽和氢气存储装置，电解槽上开设气体输出口，气体输出口连通氢气存储装置入口，氢气存储装置的出口连通动力驱动系统的工质入口，介质输入端连通海水淡化系统的出水口；电能输入端连接潮流能发电装置的电能输出端。动力驱动系统包括氢气内燃机、传动轴和螺旋桨，氢气存储装置的出口连通氢气内燃机的工质入口，氢气内燃机的输出端连接传动轴的主动端，传动轴的从动端连接螺旋桨。氢气存储装置的入口和出口均设置有阀门，所述阀门的控制信号输入端连接控制系统的输出端。一种吸收潮流能方式的氢动力船的运行方法，包括以下过程，停靠制氢储氢阶段：将潮流能发电装置从舱体下放水中至海床底，潮流能发电装置用潮流能进行发电并将电能输送至电解制氢系统，同时海水淡化系统工作，向电解制氢系统提供纯水，电解制氢系统以所述纯水为原料电解制备氢气，并将制备的氢气存储；制氢结束时，所有系统停止工作，将潮流能发电装置收回至舱体内；需要辅助或替代船舶原动力系统工作时，控制系统发送开启燃料指令，电解制氢系统收到所述指令后向动力驱动系统输送氢气，动力驱动系统以所述氢气为燃料向船舶提供助推动力。当方向传感器提供信息显示潮流能导流罩的开口方向与潮流方向不一致时，则控制器输出端的一端点发出信号至转向装置使其工作，转动至对准潮流方向。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术提供的一种吸收潮流能方式的氢动力船，一方面，在船舶港口停靠时，充分利用港口、岸边、海峡、岛屿之间的水道或湾口则潮流速度大，海岸的集流作用明显的特点，变废为宝，将清洁、可再生的潮流能能源转化为电能，再对海水进行淡化提纯处理作为电解制氢的原料，最后电解制氢产生氢气存储，船行驶过程中，可用氢气做燃料代替或减少重油、柴油的使用，不涉及碳排放，对环境具有保护作用，体现环保属性；另一方面除了一次性购买相关设备外，不需要其他支出，能源均来自大自然中，可长时间重复次使用，能有助于缓解频繁购买柴油或燃煤动力原料和环保压力，有利于节省成本。进一步的，设置方向传感器和转向装置，有助于使导流罩的方向与潮流方向一致，有助于提高潮流能的利用效率。本专利技术所述氢动力船在停靠时制氢储氢将潮流能转化为电能，海水淡化系统生成制氢用水，电解制氢系统以所述纯水为原料电解制备氢气，并将制备的氢气存储；制氢结束时，制氢过程中无污染，需要辅助或替代船舶原动力系统工作时，控制系统发送开启燃料指令，电解制氢系统收到所述指令后向动力驱动系统输送氢气，动力驱动系统以所述氢气为燃料向船舶提供助推动力，有助于减少使用燃油或燃煤，减少排放。附图说明图1是本专利技术装置的结构示意图。图2是本专利技术装置潮流能发电子系统结构示意图。图3是本专利技术装置海水淡化系统、电解制氢系统、动力驱动系统连接与结构示意图。图4是本专利技术装置控制系统连接示意图。1-潮流能发电装置，2-海水淡化系统，3-电解制氢系统，4-动力驱动系统，5-控制系统，11-导流罩，12-叶轮，13-轮毂，14-转轴，15-齿轮箱，16-发电机，17-机舱，18-基础，19-可升降伸缩轴，110-转向装置，111方向传感器，112-海缆，113-转动缆装，114-整流器，21-预处理设备，22-高压泵，23-反渗透膜元件，31-介质输入端，32-电能输入端，33-气体输出口，34-电解槽，35-氢气存储钢瓶，361-入口阀门，362-出口阀门，41-氢气内燃机，42-传动轴，43-螺旋桨，51-控制器，52-控制器输入端，53-控制器输出端。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的整体结构与工作方式。参照附图1，本专利技术设计一种吸收潮流能方式的氢动力船，包括用于实现捕获海洋能中潮流能量并转换为电能的潮流能发电装置1、用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸收潮流能方式的氢动力船，其特征在于，包括舱体，舱体中设置潮流能发电装置(1)、海水淡化系统(2)、电解制氢系统(3)、动力驱动系统(4)和控制系统(5)；潮流能发电装置(1)的电能输出端连接电解制氢系统(3)电能输入端，海水淡化系统(2)的出水口连通电解制氢系统(3)的介质入口，电解制氢系统(3)的产品出口连通动力驱动系统(4)的工质入口；控制系统(5)的输出端分别连接潮流能发电装置(1)、海水淡化系统(2)、电解制氢系统(3)以及动力驱动系统(4)的控制信号输入端；潮流能发电装置(1)可升降地设置在舱体中；/n潮流能发电装置(1)用于实现捕获海洋能中潮流能量并转换为电能，/n海水淡化系统(2)用于将海水淡化和净化电解制氢所需原材料水，/n用于产生氢气的电解制氢系统(3)；/n动力驱动系统(4)为船舶行驶提供动力。/n

【技术特征摘要】
1.一种吸收潮流能方式的氢动力船，其特征在于，包括舱体，舱体中设置潮流能发电装置(1)、海水淡化系统(2)、电解制氢系统(3)、动力驱动系统(4)和控制系统(5)；潮流能发电装置(1)的电能输出端连接电解制氢系统(3)电能输入端，海水淡化系统(2)的出水口连通电解制氢系统(3)的介质入口，电解制氢系统(3)的产品出口连通动力驱动系统(4)的工质入口；控制系统(5)的输出端分别连接潮流能发电装置(1)、海水淡化系统(2)、电解制氢系统(3)以及动力驱动系统(4)的控制信号输入端；潮流能发电装置(1)可升降地设置在舱体中；
潮流能发电装置(1)用于实现捕获海洋能中潮流能量并转换为电能，
海水淡化系统(2)用于将海水淡化和净化电解制氢所需原材料水，
用于产生氢气的电解制氢系统(3)；
动力驱动系统(4)为船舶行驶提供动力。


2.根据权利要求1所述吸收潮流能方式的氢动力船，其特征在于，潮流能发电装置(1)包括导流罩(11)和发电机构；导流罩(11)沿潮流能发电装置轴向一周设置，导流罩(11)沿发电机构轴向形成水流通道，发电机构外侧设置机舱(17)，采用塔架连接机舱(17)与导流罩(11)，发电机构的输出端连接电解制氢系统(3)的电能输入端，导流罩(11)的底部设置基础(18)。


3.根据权利要求1所述吸收潮流能方式的氢动力船，其特征在于，导流罩(11)的两端为喇叭口结构。


4.根据权利要求1所述吸收潮流能方式的氢动力船，其特征在于，舱体与潮流能发电装置(1)之间通过可升降伸缩轴(19)连接，可升降伸缩轴(19)的动力控制信号输入端连接控制系统(5)的输出端，潮流能发电装置(1)的电能输出端通过海缆(112)连接电解制氢系统(3)的电能输入端，舱体中还设置有转动缆装(113)，海缆(112)绕于转动缆装(113)，转动缆装(113)的动力采用电机，所述电机的控制信号输入端连接控制系统的输出端。


5.根据权利要求4所述吸收潮流能方式的氢动力船，其特征在于，潮流能发电装置(1)中设置有方向传感器(111)，方向传感器(111)连接控制系统(5)的输入端，潮流能发电装置(1)的顶部设置有转向装置，转向装置固...

【专利技术属性】
技术研发人员：李腾，郭辰，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11