一种太阳能PEM电解池装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种太阳能PEM电解池装置，包括多结光伏电池、第一PEM电解池、第二PEM电解池、供水管道、氢气导管、出水管道；多结光伏电池、第一PEM电解池、第二PEM电解池之间通过电路串联连接；多结光伏电池与供水管道贴合设置。本发明专利技术所提供的太阳能PEM电解池装置，解决了电压不匹配导致的效率局限问题、系统结构臃肿占地过大问题、系统热量难以调控及热量调控成本较高的问题。成本较高的问题。成本较高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能PEM电解池装置


[0001]本专利技术涉及制氢
，尤其涉及一种太阳能PEM电解池装置。

技术介绍

[0002]在高速发展的时代背景下，人类亟待探索新能源，并本着可持续发展的原则将目标放在了氢气上。氢气的优势有：热值大、运输损耗低、本身无毒无污染、燃烧性能好、轻等，也因此成为了现代科学界探索新能源炙手可热的主题。
[0003]目前的工业制氢方法存在效率不高、有害环境、成本昂贵等不足。如工业制氢常用的水煤气法会产出一氧化碳以及温室气体，总体方法依赖于化石燃料，对自然环境造成持续危害；电解水制氢虽然没有有害排放，但如依靠化石能源供电则依然带来环境问题，如依靠可持续能源如太阳能供电，则往往存在着成本高昂、能量转换效率低的问题。
[0004]如今工业上常用的PEM(质子交换膜)电解池系统虽然有着高效的电解效率，却存在着最高电压局限性、整体体积臃肿不利于经济化部署、热量调控繁琐等问题。电解池本身的工作电压要求严苛，一般在1.6V以上，牵制着生产效率。而太阳能电池的输出电压往往低于1V，因此需要用大面积的电池板提供电压，降低了能量转化效率。高效率太阳能电池在工作时会产生大量热，因此一般要为其格外接入一个冷却系统才能维持高效率率，导致进一步的能量浪费。上述的种种现有技术的制约都会导致太阳能电解系统整体臃肿、效率不高等问题。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种太阳能PEM电解池装置，旨在解决现有太阳能PEM电解池装置效率不高的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种太阳能PEM电解池装置，其中，包括多结光伏电池、第一PEM电解池、第二PEM电解池、供水管道、氢气导管、出水管道；
[0008]多结光伏电池、第一PEM电解池、第二PEM电解池之间通过电路串联连接；
[0009]第一PEM电解池的阴极与第二PEM电解池的阴极通过氢气导管相接，氢气输出口设置在其中一个PEM电解池的阴极上；
[0010]第一PEM电解池的阳极的进水口与供水管道相接，第一PEM电解池的阳极的出水口与第二PEM电解池的阳极的进水口相接，第二PEM电解池的阳极的出水口处与出水管道连接，出水管道上设置有氧气输出口；
[0011]多结光伏电池与供水管道贴合设置，供水管道为多结光伏电池提供热交换。
[0012]所述的太阳能PEM电解池装置，其中，所述多结光伏电池应至少包含三结；当所述多结光伏电池为三结光伏电池时，三结光伏电池从上到下的材料结构可为InGaP/GaAs/GaInNAsSb、InGaP/GaAs/InGaAs、InGaP/GaAs/Ge或其它可行的材料组合。
[0013]所述的太阳能PEM电解池装置，其中，所述多结光伏电池的上方设置有聚光器。
[0014]所述的太阳能PEM电解池装置，其中，所述太阳能PEM电解池装置还包括循环水管道；所述循环水管道的一端与所述出水管道相接，另一端与所述供水管道相接；多结光伏电池与循环水管道贴合设置，循环水管道为多结光伏电池提供热交换。
[0015]所述的太阳能PEM电解池装置，其中，循环水管道、供水管道以及循环水管道与供水管道的交汇处均与多结光伏电池贴合设置。
[0016]所述的太阳能PEM电解池装置，其中，循环水管道、供水管道上设置有节流阀。
[0017]所述的太阳能PEM电解池装置，其中，所述太阳能PEM电解池装置的整体形状为近似箱状。
[0018]所述的太阳能PEM电解池装置，其中，第一PEM电解池、第二PEM电解池为纵向层叠放置，第一PEM电解池、第二PEM电解池刚性连接；所述多结光伏电池设置在第一PEM电解池的顶面或侧面。
[0019]所述的太阳能PEM电解池装置，其中，所述多结光伏电池、第一PEM电解池、第二PEM电解池之间的电路上设置有一个并联开关。
[0020]有益效果：本专利技术所提供的太阳能PEM电解池装置，有效地将两个PEM电解池以及光伏电池组合在一起，缓解了过量电压带来的能源浪费；装置可达到30％以上的光能
‑
氢气转化效率，远远超出了现有的太阳能产氢方案的效率；整个系统体积变小，易于经济化部署；使用作为电解质的水对光伏电池进行冷却并把热量带入PEM电解池，避免了额外的冷却系统的同时也提高了PEM电解池的效率。
附图说明
[0021]图1为本专利技术太阳能PEM电解池装置的横截面结构示意图。
[0022]图2为本专利技术太阳能PEM电解池装置的结构示意图。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供一种太阳能PEM电解池装置，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0024]本专利技术所提供的一种太阳能PEM电解池装置，如图1和图2所示，包括多结光伏电池10、第一PEM电解池11、第二PEM电解池12、供水管道13、氢气导管14、出水管道15；
[0025]多结光伏电池10、第一PEM电解池11、第二PEM电解池12之间通过电路16串联连接；
[0026]第一PEM电解池11的阴极与第二PEM电解池12的阴极通过氢气导管14相接，氢气输出口设置在其中一个PEM电解池的阴极上；
[0027]第一PEM电解池11的阳极的进水口与供水管道13相接，第一PEM电解池11的阳极的出水口与第二PEM电解池12的阳极的进水口相接，第二PEM电解池12的阳极的出水口处与出水管道15连接，出水管道15上设置有氧气输出口；
[0028]多结光伏电池10与供水管道13贴合设置，供水管道13为多结光伏电池10提供热交换。
[0029]本专利技术技术方案具有以下优点：
[0030]解决了电压不匹配导致的效率局限问题：通过使用多结太阳能电池获得高光能转
化效率和高电压，使得电压足够驱动两个串联连接的PEM电解池接入电路16，这样可以使光伏电池的电压被充分利用，光
‑
氢转化效率最大化；
[0031]解决了整体系统臃肿引起的组装难、不利于大量部署问题：三结光伏电池的体积非常小，而且通过将供水管道13紧贴着多结光伏电池10，冷水流过可以缓解电池过热，这样供水管道13就可以替代外接的一个冷却系统，简化装置结构；
[0032]解决了与整体系统分离的繁杂热量调控问题：本专利技术方案利用水流达到了双重效果，不仅冷却了光伏电池，并且受过热的水流进入电解池后刚好满足电解池效率虽温度提升的特性；同时用于冷却的水本身就是电解池消耗的电解质，因此本方案的热量调控不需要消耗任何额外的材料或能量。
[0033]所述多结光伏电池10可以为InGaP/GaAs/GaInNAsSb、InGaP/GaAs/InGaAs、InGaP/GaAs/Ge或其它可行材料组合的多结光伏电池。进一步地，所述多结光伏电池10的上方设置有聚光器，所述聚光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能PEM电解池装置，其特征在于，包括多结光伏电池、第一PEM电解池、第二PEM电解池、供水管道、氢气导管、出水管道；多结光伏电池、第一PEM电解池、第二PEM电解池之间通过电路串联连接；第一PEM电解池的阴极与第二PEM电解池的阴极通过氢气导管相接，氢气输出口设置在其中一个PEM电解池的阴极上；第一PEM电解池的阳极的进水口与供水管道相接，第一PEM电解池的阳极的出水口与第二PEM电解池的阳极的进水口相接，第二PEM电解池的阳极的出水口处与出水管道连接，出水管道上设置有氧气输出口；多结光伏电池与供水管道贴合设置，供水管道为多结光伏电池提供热交换。2.根据权利要求1所述的太阳能PEM电解池装置，其特征在于，所述多结光伏电池至少包含三结。3.根据权利要求2所述的太阳能PEM电解池装置，其特征在于，所述多结光伏电池为InGaP/GaAs/GaInNAsSb三结光伏电池、InGaP/GaAs/InGaAs三结光伏电池或InGaP/GaAs/Ge三结光伏电池。4.根据权利要求1所述的太阳能PEM电解池装置，其特征在于，所述多结光伏电池的上方设...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙嘉铭，
申请(专利权)人：深圳市挚钥文化科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：