本发明专利技术公布了一种利用电能、尤其是风电能分解水制氢的紫外线光堆装置。它是由光堆体（21），光堆管（1）、灯管（5）、光触媒（3）、氢筛（16），输入（30）和输出（32）、（19）的结构体，换能设施（46）、（49），光堆的信息枢纽（43）共同构成；光堆的工作原料是水蒸气，在光堆堆芯内水分子受到强烈紫外线的照射并在光触媒和撕拉电场的作用下分解成氢气和氧气，氢气在压力和电场的作用下，通过氢筛（16）进入到光堆的氢气回收腔（44）并有（37）排出，氧气便有光堆的氧气输出口（33）排出，产品气体经换能器（46）和（49）后输向下道工序；整个光堆是在计算机的管理下运作；光堆作为一个产氢的独立单元可进行大量的堆叠组合使用，紫外线光堆是继南极风车之后的又一发明专利技术，它是发明专利技术人所倡导的地球人类氢能源时代的重要设施。?
【技术实现步骤摘要】
一种能将水蒸气转变成氢气和氧气的装置，尤其是利用博大而不规则的风电能， 将贫能态的水大量的变成富能态的氢的装置。
技术介绍
紫外线光堆有时也简称为光堆。经过检索没有发现相同或相近的专利技术，在世面上和英特网上也没有发现与本专利技术相似或相近的产品；但本专利技术受益于现代科学，尤其是人工光源中的紫外线灯和光化学反应中的光触媒，各种新材料、信息技术；这些新技术新材料正是本专利技术的技术基础。目前为止，人们从水中得到氢气和氧气主要是靠电解，利用电解水制氢有许多不足，最主要的是这种方法生产氢气得率太低，耗能过大，无法实用化。本专利技术是南极风车的后续系列专利技术，它是将南极风车产生的强大电能进行大量而高效转化后，成为对水分子起作用的人工紫外线能，在光堆内水分子高效的被分解，分解后，对氢气的纯化回收也极其简便有效，整个专利技术自始至终一直遵循零污染，低耗能、高效率的设计理念。本专利技术的目的在于提供一种高效率、长寿命、便维护、好管理、所产气体纯度高、安全性好的紫外线光堆装置。本专利技术的名称为紫外线光堆，它之所以称之为堆，是因为装置本身就具有堆叠结构，更重要的是在实际使用中。每一个紫外线光堆又可作为一个产氢单元进行大量堆叠组合，构成一个分解水制氢的车间乃至制氢的工厂，并且每一个紫外线光堆的工作都由计算机定量管理，它的光化学反应面积极其巨大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够利用强大而不规则的风电能量将贫能态的水变成富能态的氢，同时又将所分解产物进行高效、高纯分离的装置。生产氢气的工作实行大量的光堆堆叠组合的群组方式，并且有计算机统一管理，实现整个生产过程与风电能的动态匹配。为了解决上述技术问题，本专利技术的紫外线光堆由光堆堆体、光堆芯、堆芯径向电场、前端盖、后端盖、能量节约和回收系统、电子资讯管理系统组成。其中光堆堆体是整个光堆的主体，它提供了所有解氢单元堆芯的骨架和分解产物的回收场所。光堆堆芯安装在光堆堆体的堆管内；为了协助光堆堆芯内的其他裂解因素更有效的分解水分子并且高效的分离氢气，每个光堆堆芯内都设有一个径向撕拉电场；前端盖和后端盖分别安装在光堆堆体的前端和后端；保温层是光堆的节能措施，覆设在光堆外围，同时，在氢气和氧气输出上还进行热量交换回收；在光堆的原料入口和产物出口以及排污口都设有具有信息侦测和执行能力的资讯阀门，它们都与计算机相联；光堆在工作中实行堆叠群组，显示了光堆作为一个工作单元的灵活性和高效性。此紫外线光堆堆体是一个具有前后两个相互平行端面的箱体，在两端面上平行于箱体轴线开有许多对应通孔，光堆堆管穿过前后端面的对应孔，使所有堆管都平行于光堆轴线，并且光堆堆管和光堆堆体的连接处实行严密焊接；在光堆内部除去堆管所占体积外，4其余空间都为光堆的氢气回收腔空间，光堆的回收腔空间与光堆堆管内空间有堆管壁上的微孔相通，除堆管壁上的微孔通道外，光堆的回收腔空间不和光堆堆管内空间存在其它通道，堆管内壁采取精加工是为了保障径向和轴向尺寸的精密稳定，有利于氢筛的使用寿命和光堆的性能稳定；堆管内壁的磨砂处理是为了使溢出氢筛的氢气能及时到达光堆的回收腔；制造光堆的材料必须是具有抗氢脆、抗氢渗、抗水汽腐、抗氧化、热稳定性极好的高级不锈钢材料制成。此紫外线光堆堆芯是一个多层同心套组的层状结构体，不同功能的芯层进行搭配，同心安装在光堆堆管内，从而形成对水分子起分解作用的堆芯。堆芯的正中是紫外线发生装置，也就是紫外线灯管，它纵惯堆芯，两端有支架支撑，使灯管在光堆堆管中保持居中状态；在紫外线发生器的外围设有一个阳极栅，它是一个金属丝焊接体；在阳极栅的外围设有一定厚度的光触媒层，光触媒层呈丝绵状，疏密程度由内而外径向渐变，有利于增大光反应面积；在光触媒层的最外层设有氢筛，氢筛是堆芯与堆体回收腔的唯一选择性隔层， 氢筛可以是具有一定晶格间隙的合金或一种复合钯管，也可以是多元金属和非金属的复合体，还可以是高能粒子加工品，又可以是具有只让氢分子或氢原子通过的高分子选择透膜， 在氢筛的作用下，氧、水被隔离，氢气从堆芯排向光堆回收腔；氢筛纵惯堆管芯，两端有氢筛筛口，氢筛筛口是氢筛的加强体和支架，氢筛端口的外端面和光堆堆端面齐平，他和绝缘层以及堆管内壁形成精密密封，水分子和氢分子不能从此连接处通过；在氢筛外壁和堆管内壁间垫有一层通气的绝缘材料，绝缘材料层的存在有利于堆芯内阳极栅与堆管内壁间产生静电场，氢筛内壁和外壁产生电势差；绝缘层辅垫于整个氢筛的外壁和堆管的内壁之间。此紫外线光堆内，堆芯电场是由堆芯内的阳极栅接电场源的高电位极、光堆体接电场源的低电位极，以及之间的绝缘层共同形成的芯内电场环境，此电场可以具有很高的电压差，也可以是恒定电场，也可以是一定频率的脉动电场，其目的是协助其它裂解因素撕开氢一氧化学键，并且能使水分子与光触媒的接触机会增多，争加光化学反应的有效碰撞， 同时能使产生出的氢及时穿过氢筛，到达光堆的回收腔。此紫外线光堆的前端盖是一个与光堆前端面相适应的具有周边密封中间隆起的盖体，在盖体的中央有一蒸汽入口，高压蒸汽由此入口进入到前端盖与堆体前端面形成的空腔内，再经过堆芯前端的灯管支架的气孔进入到堆芯内，前端盖的密封是靠端盖边缘的压紧螺丝实现，前端盖与光堆的原料输入有关。此紫外线光堆的后端盖是一个与光堆后端面相适应的具有周边密封中间隆起的盖体，在堆芯中分解生成的氧气通过灯管后支架上的气孔进入到光堆的后端面与后端盖之间的空间内，在经过控制阀门排出光堆体外，端盖与光堆后端面的合口密封是靠端盖边缘的压紧螺丝实现，后端盖与光堆的氧气输出有关。此紫外线光堆的热量保持和余温再利用是光堆的节能降耗措施，为了顺利实现光堆的光化学反应，增加氢筛的通氢效率，光堆的工作温度往往要求较高，因此保温节能是必不可少的措施，具体的做法是在光堆堆体表面设有保温隔热层；另外生成的氢气和氧气都携带有较高的热量，利用换热器将余温提取出来，进行再利用，同样是很好的节能措施，例如，利用产物携带的余温增加原料水的基础温度，可以大大降低原料水汽化所需的能耗。此紫外线光堆的自动控制系统是光堆的灵魂。它主要包括光堆的大脑、光堆的感知器和光堆的执行部件。光堆的大脑就是计算机，它负责运行光堆的管理程序，向感知器件采集信息、分析处理所采集到的信息，向执行部件下达执行令领、实现对光堆的控制，实时检测光堆异常以及与外界互通、实现资源共享，最终实现综合调度的资讯管理。信息感知器件中的堆芯内水汽感知探头是探知光堆堆芯内水分子含量的感知器件，它能准确的感知堆芯内的光分解反应是否完成，原料水蒸气是否刚好充满堆芯；高压水蒸气入口综合数据阀中的温度感知器、蒸汽压力感知器、蒸汽流量感知器主要是采集光堆原料蒸汽入口处的高压蒸汽的几项重要指标；氢气出口处的氢气带电量的感知器件、氢气压力感知器件、氢气温度的感知器件、氢气流量的感知器件、都是反映氢气输出和光堆回收腔内的氢气状况的重要指标；氧气出口处的氧气带电量的感知器件、氧气压力感知器件、氧气温度感知器件、氧气流量感知器同样都是光堆氧气产出的重要指标；排污口的真空度感知器、温度感知器、氢气纯度感知器是光堆回收腔排污口和光堆回收腔的重要指标的探测器，它用于光堆回收腔的清洗和采样；氧气出口的信息控制的电磁阀、氢气出口的信息控制的电磁阀、原料入口处的信息控制的蒸汽阀、排污本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种能将水蒸汽分解成氢气和氧气的装置，其特征在于所述紫外线光堆选择水蒸气作为光堆的工作原料，紫外线光堆的堆体是一个具有蜂窝状的空心多管器件，在紫外线光堆堆体的管腔内装有对水蒸汽起作用的光堆芯体，紫外线光堆体还包括光堆的前端盖和后端盖；高压水蒸汽通过蒸汽入口进入到光堆的前端腔内，经每个单元光堆管的灯管前端支架的蒸汽通孔进入到每个光堆堆芯中；在堆芯环境中，水蒸汽受到强烈紫外线的照射，同时，在光触媒和撕拉电场的作用下，水分子被分解，分解出的氢在压力和电场的作用下，穿过氢筛进入紫外线光堆的回收腔，再由氢气出口导出，生成的氧气则留在堆芯内，通过设立在堆芯内的水分子探头的数据分析，可及时得知堆芯内的反应程度，当没有水分子或水分子含量很少时，氧气出口的控制阀打开，所生成的氧气进入到后端盖腔，由氧气出口排出， 新的水蒸汽再次填充进堆芯；工作时每个堆芯中都存在一个径向电场；在水蒸汽的入口， 氢气的出口、氧气的出口、排污口都设有数字型测试仪和信息控制的电磁阀，整个紫外线光堆具有信息控制能力，为了节省能源，紫外线光堆还具备一套完整的保温和余热回收设施； 在实际应用中光堆是进行多重并联组合使用的。2.根据权利要求1所述的紫外线光堆，其特征在于所述紫外线光堆堆体是一个具有前后两个相互平行端面的箱体，前、后端面上都开有许多相对应的通孔，在前、后端面的相对应的通孔间穿有光堆堆管，光堆堆管是堆芯的支架和外胆，光堆堆管具有很强的压力承受能力，堆管管壁是一个多微孔体，密布的微孔布满堆管的反应区段，堆管内壁采用精密加工，最后采用精密磨砂处理，所有堆管在光堆内都采取彼此平行的堆叠排列；紫外线光堆端面上的通孔和堆管之间实行高精间隙配合，并且在端面通孔与堆管连接处进行严密焊接； 紫外线光堆堆体上还有一个电场低电位电极；光堆堆体的上部有一个氢气出口，下部有一个排污口，它们都和光堆回收腔相通；所述光堆堆体都是利用抗氢渗、抗水腐、抗氧化、抗氢脆、热稳定性极好的高级不锈钢材料制成。3.根据权利要求1所述的紫外线光堆，其特征在于所述紫外线光堆堆芯是一个安装在光堆堆管内的具有不同功能的同心套组的多层结构体，紫外线光堆堆芯的正中是紫外线发生装置，它纵惯堆芯，两端有支架支撑，使灯管在光堆堆管中保持居中状态；在紫外线发生器的外围设有一个阳极栅，在阳极栅外围又设有一定厚度的光触媒层，光触媒层呈疏松状，疏密状态由内而外实行径向渐变，有利于光分解反应，在光触媒层的最外层设置有氢筛，氢筛是堆芯与堆体回收腔的唯一选择性隔层，氢筛纵惯堆芯，两端有氢筛端口，氢筛端口不但是氢筛的支架，更是堆芯与堆体回收层的密封端，水蒸汽无法从氢筛端口的缝隙进入到光堆堆体内的回收腔，回收腔的氢气也不能从此缝隙渗...
【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：张立永，
类型：发明
国别省市：
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