一种制氢设备制造技术

本发明专利技术提供了一种制氢设备，涉及氢气制备技术领域，为解决现有的光伏制氢设备存在的光伏发电效率不高的问题而设计。该制氢设备包括电解装置，电解装置包括电解池、光伏电池和温差发电元件，温差发电元件具有热端和冷端，其中，冷端与电解池的外壁面贴合设置，光伏电池与热端贴合设置；电解池开设有进口、第一出口和第二出口，进口被配置为使去离子水进入电解池，第一出口被配置为使氢气排出，第二出口被配置为使氧气和水排出。本发明专利技术提供的制氢设备能够利用温差发电元件进行二次发电，从而提高光伏发电效率。光伏发电效率。光伏发电效率。

【技术实现步骤摘要】
一种制氢设备


[0001]本专利技术涉及氢气制备
，具体而言，涉及一种制氢设备。

技术介绍

[0002]现代社会，能源紧缺已经成为一个全球性的难题，在这种前提下，开发可再生能源就成为了解决能源问题最重要也是最可行的出路。目前，光伏技术是利用太阳能的主要方式之一，其原理是通过光伏电池将部分太阳能转化成电能这种二次能源，从而加以利用，但由于光伏发电产生的电能随太阳辐射强度的波动会有较大变化，易对电网产生较大冲击，无法直接并入，而且，电能难以储存且长距离输送损耗大，因而在发展上受到了较大制约。
[0003]对光伏技术的利用还体现在光伏制氢技术上。现有的太阳能光伏发电电解水制氢技术是光伏制氢的主流发展技术，简单来说有两个步骤：(1)光生电，利用光伏技术把太阳能转化为电能；(2)电解水，利用电能制取氢气。该技术既可以补足光伏发电不稳定性的短板，将难以储存和运输的电能转化为易于储存运输的氢气，又可以实现低成本绿氢制取，助力面向未来的清洁能源发展。
[0004]然而，现有的光伏制氢设备多存在着光伏发电效率不高的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种制氢设备，以解决现有的光伏制氢设备存在的光伏发电效率不高的技术问题。
[0006]本专利技术提供的制氢设备，包括电解装置，所述电解装置包括电解池、光伏电池和温差发电元件，所述温差发电元件具有热端和冷端，其中，所述冷端与所述电解池的外壁面贴合设置，所述光伏电池与所述热端贴合设置；所述电解池开设有进口、第一出口和第二出口，所述进口被配置为使去离子水进入所述电解池，所述第一出口被配置为使氢气排出，所述第二出口被配置为使氧气和水排出。
[0007]进一步地，所述第二出口设置有温度传感器，所述温度传感器被配置为检测所述第二出口处的流体温度。
[0008]进一步地，所述制氢设备还包括水箱，所述水箱被配置为储存去离子水，所述水箱通过进水管与所述进口相连，所述进水管设置有进水泵，所述进水泵被配置为将所述水箱的去离子水由所述进口驱动至所述电解池。
[0009]进一步地，所述进水泵通过驱动器与所述制氢设备的控制器电连接，所述温度传感器与所述控制器电连接。
[0010]进一步地，所述制氢设备还包括聚光透镜，所述聚光透镜与所述电解装置间隔设置，所述聚光透镜被配置为将太阳光聚焦于所述光伏电池。
[0011]进一步地，所述电解装置还包括保温结构，所述保温结构具有保温腔，所述电解池设置于所述保温腔，所述保温结构开设有与所述保温腔连通的进光口，所述进光口与所述光伏电池相对。
[0012]进一步地，所述保温结构包括保温外壳以及贴合设置于所述保温外壳的内壁面的第一保温层，所述第一保温层围设形成容纳腔，其中，所述容纳腔的一部分形成所述保温腔，所述容纳腔的另一部分填充有第二保温层。
[0013]进一步地，所述保温外壳的材质为不锈钢，和/或，所述第一保温层的材质为硅酸铝，和/或，所述第二保温层的材质为石棉。
[0014]进一步地，所述制氢设备还包括氢气收集装置和氧气收集装置，其中，所述氢气收集装置连接于所述第一出口，所述氧气收集装置连接于所述第二出口。
[0015]进一步地，所述第二出口与所述氧气收集装置之间设置有气液分离装置，其中，所述气液分离装置的气体出口与所述氧气收集装置连接，所述气液分离装置的液体出口形成生活用水的供水端。
[0016]本专利技术制氢设备带来的有益效果是：
[0017]通过在制氢设备中设置主要由电解池、光伏电池和温差发电元件组成的电解装置，其中，温差发电元件的冷端与电解池的外壁面贴合设置，光伏电池贴合设置于温差发电元件的热端；电解池开设有用于使去离子水进入的进口、用于使氢气排出的第一出口和用于使氧气和水排出的第二出口。
[0018]当需要利用该制氢设备进行氢气的制备时，使光伏电池和温差发电元件两者的正极连接在电解池的阳极上，使光伏电池和温差发电元件两者的负极连接在电解池的阴极上。当太阳光照射至光伏电池时，一方面，在光伏电池上产生高温，另一方面，光伏电池将光能转化为电能进行发电，这样便能产生高温光伏余热，有利于对光伏余热进行下一步利用。通过将光伏电池贴合设置于温差发电元件的热端，而将温差发电元件的冷端与电解池的外壁面贴合设置，随着温差发电元件的热端的温度的升高，将使其热端与冷端之间的温差增加，从而利用高温光伏余热在光伏电池与电解池之间产生的温差进行二次发电，该二次发电产生的电能同光伏电池产生的电能一起通过电路输送至电解池中用于电解。上述过程中，光伏余热还被导入至电解池使电解池升温，以提高电解效率。
[0019]该制氢设备利用光伏电池进行一次发电，利用温差发电元件进行二次发电，有效提高了光伏发电效率。通过将光伏电池、温差发电元件和电解池设置为直接接触式耦合，一方面，保证了热传导的及时性，使得光伏电池产生的高温热量能够第一时间传递至温差发电元件的热端，减少了热量损失，从而能够保持较高的温度梯度，以用于提高温差发电的功率，另一方面，还能够避免因使用换热器而导致的材料成本的增加，从而降低了制氢成本。另外，该制氢设备还能够将光伏余热用于电解池中水的加热，不仅能够提高电解效率，而且，还使得由第二出口排出的水为热水，该热水能够作为生活用水供给居民，将余热进行最后一次利用，既保证了热量的充分使用，还对电解反应原料水进行了充分回收，减少了能源浪费。
[0020]该制氢设备将光伏发电和电解水制氢两部分通过温差发电元件进行一体化耦合，与现有光伏发电电解水制氢技术相比，利用温差发电元件对高温光伏余热进行二次发电，提高了光伏发电总量的同时，还使用电解池和电解反应原料水充分回收利用了光伏余热，对能量进行了梯级利用，提升了整体的能量利用效率。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术实施例提供的制氢设备的原理示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例提供的制氢设备的电解装置的局部结构剖视图；
[0024]图3为本专利技术实施例提供的制氢设备的控制原理示意图。
[0025]附图标记说明：
[0026]100
‑
电解装置；200
‑
温度传感器；300
‑
水箱；400
‑
进水泵；600
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聚光透镜；700
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保温结构；
[0027]110
‑
电解池；120
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光伏电池；130
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温差发电元件；140
‑
进口；150
‑
第一出口；160
‑
第二出口；
[0028]510
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制氢设备，其特征在于，包括电解装置(100)，所述电解装置(100)包括电解池(110)、光伏电池(120)和温差发电元件(130)，所述温差发电元件(130)具有热端和冷端，其中，所述冷端与所述电解池(110)的外壁面贴合设置，所述光伏电池(120)与所述热端贴合设置；所述电解池(110)开设有进口(140)、第一出口(150)和第二出口(160)，所述进口(140)被配置为使去离子水进入所述电解池(110)，所述第一出口(150)被配置为使氢气排出，所述第二出口(160)被配置为使氧气和水排出。2.根据权利要求1所述的制氢设备，其特征在于，所述第二出口(160)设置有温度传感器(200)，所述温度传感器(200)被配置为检测所述第二出口(160)处的流体温度。3.根据权利要求2所述的制氢设备，其特征在于，所述制氢设备还包括水箱(300)，所述水箱(300)被配置为储存去离子水，所述水箱(300)通过进水管与所述进口(140)相连，所述进水管设置有进水泵(400)，所述进水泵(400)被配置为将所述水箱(300)的去离子水由所述进口(140)驱动至所述电解池(110)。4.根据权利要求3所述的制氢设备，其特征在于，所述进水泵(400)通过驱动器(520)与所述制氢设备的控制器(510)电连接，所述温度传感器(200)与所述控制器(510)电连接。5.根据权利要求1所述的制氢设备，其特征在于，所述制氢设备还包括聚光透镜(600)，所述聚光透镜(600)与所述电解装置(100)间隔设置，所述聚光透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文甲，赵军，苏上淳，黄致新，陈可意，纵然，欧文楠，钟雨钊，张家麒，唐英伦，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：