通过可再生能的一体化全面生产实现可持续经济发展的系统和方法技术方案

在本发明专利技术的一个实施方案中，提供了一种用于使用可再生能源提供能量供给的方法，所述方法包括：提供可再生能的第一源，其中所述可再生能的第一源是断续的或者不提供足够量的能量；自所述可再生能的第一源向电解器提供能量以通过电解产生载能体；可选择地逆转电解器以用作燃料电池；和向电解器提供载能体以产生能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2010年2月13日提交的标题为“FULL SPECTRUM ENERGY ANDRESOURCE INDEPENDENCE”的美国临时申请号61/304，403,2010年2月17日提交的标题为 “ELECTROLYTIC CELL AND METHOD OF USE THEREOF” 的美国专利申请号 12/707，651、2010 年 2 月 17 日提交的标题为 “ELECTROLYTIC CELL AND METHOD OF USE THEREOF” 的PCT 申请号 PCT/US10/24497、2010 年 2 月 17 日提交的标题为“APPARATUS AND METHOD FORCONTROLLING NUCLEAT I ON DURING ELECTROLYSIS” 的美国专利申请号 12/707，653、2010 年2 月 17 日提交的标题为 “APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING NUCLEAT I ON DURINGELECTROLYSISIApct 申请号 PCT/US10/24498、2010 年 2 月 17 日提交的标题为“APPARATUSAND METHOD FOR GAS CAPTURE DURING ELECTROLYSIS” 的美国专利申请号 12/707，656、2010年 2 月 17 日提交的标题为 “APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING NUCLEAT I ONDURING ELECTROLYSIS” 的 PCT 申请号 PCT/US10/24499 和 2009 年 8 月 27 日提交的标题 为 “ELECTROLYZER AND ENERGY INDEPENDENCE TECHNOLOGIES” 的美国临时专利申请号61/237,476的优先权和权益。这些申请各自通过引用全文并入本文中。
技术介绍
用于产生电的可再生资源常常是断续的。太阳能只在日间才有且日间太阳能集中潜能随季节变化。风能是高度变化的。落水随季节变化并受长期干旱的影响。生物质随季节而异并受干旱的影响。住宅的需求变化很大，包括日常的、季节性的和偶然的能量消耗率。在世界各地，由于缺乏节能或节电的实用方式，故可由水电厂、风电场、生物质转化和太阳能收集器提供的能量往往被忽视或浪费，直至其被需要。不断增长的世界人口对能量的需求已达到所需的石油和其他化石资源超出所能产出的地步。城市因燃烧化石燃料而遭受烟雾和全球气候变化。此外，日益增长的需求已带动了氢、氧、碳及可通过原料如水、生物质废弃物或源自生物废弃物的有机酸的热化学或电解解离提供的其他产品的开发。举例来说，全球氢市场超过400亿美圆，包括制氨、精炼厂、化学制造和食物加工。燃料、金属、非金属和其他高价值化学品的电化学生产因电价高昂、电解器效率低下、维护成本高及对能量密集型操作(例如压缩泵送所产生的气体至所需的传输、储存和使用压力)的烦人需要而受到限制。出版物如“Hydrogen Production From Water ByMeans of Chemical Cycles”，Glandt, Eduardo D.,和 Myers, Allan L. , Department ofChemical and Biochemical Engineering, University of Pennsylvania, Philadelphia,PA 19174, Industrial Engineering Chemical Process Development, Vol. 15, No. I,1976 ；^Hydrogen As A Future Fuel ”，Gregory, D. P. , Institute of Gas Technology ;和“Adsorption Science and Technology，，Proceedings of the Second Pacific BasinConference on Adsorption Science and Technology Brisbane, Australia,14-18 May2000, D. Do Duong, Duong D. Do,投稿人 Duong D. Do, World Scientific 出版，2000 ；ISBN9810242638，9789810242633中已记录和并入为提供减少这些问题的技术所作的努力。允许氢和氧混合的电解器具有自燃或爆炸的潜在危险。包括利用昂贵的半透膜来分离产生气体的电极的低压和高压电解器在内的努力均未能提供成本有效的制氢并因被杂质中毒而易于退化和失效。甚至在利用膜分离的情况下，由于高压氧和氢的混合，故也存在膜破裂和起火或爆炸的潜在危险。—些市售电解器使用昂贵的多孔电极，其间为仅引导氢离子的电解质质子交换膜(PEM)(参见 Proton Energy Company 和 Electrolyzer Company (Canada))。由于极化损失、气体聚集以及可到达电极和PEM电解质的界面的水的离解可用的电极面积的减少，故这将限制电极效率。除受限的电极效率外，还存在其他难点问题，包括因氧和氢出口间的压差而致的膜破裂；因补充水中的杂质而致的膜中毒；因污染物或膜的轻微过热而致的不可逆膜退化；膜在不使用时干透时的膜退化或破裂；及因被一种或多种诱因如浓差电池形成、催化剂与体电极材料间的伽伐尼电池以及接地回路所腐蚀而致的膜界面处电极的退化。电极和PEM材料的层叠将提供反应的反应物或产物的内建滞流，从而导致运行效率低下。PEM电化学电池需要昂贵的膜材料、表面活性剂和催化剂。PEM电池容易中毒、过热、溢流或干透并因膜渗漏或破裂而引起操作危险。除效率低下外，伴随这类系统的问题还包括寄生损失、电极或催化剂和膜昂贵、能量转化效率低、维护成本高及运转成本高。一些情况下需要压缩机或更昂贵的膜系统来对氢和氧及电解的其他产物加压。最后提到的问题的必然结果是不可接受的维护需要、高的修理费用和相当大的拆撤成本。因此，本专利技术的一些实施方案的目的是提供，其可包括使用电化学或电解电池实现气体(包括加压的氢和氧)的分离生产的用途及使用其实现气体的分离生产的方法，所述系统和方法能耐受运行的杂质和产物并可以可逆地解决伴随上述现有方法的一个或多个问题。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施方案中，提供了一种用于使用可再生能源提供能量供给的方法，所述方法包括提供可再生能的第一源，其中所述可再生能的第一源是断续的或者不提供足够量的能量；自所述可再生能的第一源向电解器提供能量以通过电解产生载能体；可选择地逆转电解器以用作燃料电池；和向电解器提供载能体以产生能量。在另一实施方案中，提供了一种用于使用可再生能资源提供基本上连续的能量供给的系统，所述系统包括可再生能的第一源；与所述可再生能的第一源相连以产生载能体的电解器，其中所述电解器被构造为可以可选择地逆转运行以用作使用所述载能体作为燃料的燃料电池；与所述电解器相连以自所述电解器接收载能体或向所述电解器提供载能体的载能体储存器；和与所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.08.27 US 61/237,476;2010.02.13 US 61/304,403;1.一种用于使用可再生能源提供能量供给的方法，所述方法包括 提供可再生能的第一源，其中所述可再生能的第一源是断续的或者不提供足够量的能量; 自所述可再生能的第一源向电解器提供能量以通过电解产生载能体； 可选择地逆转所述电解器以用作燃料电池；和 向所述电解器提供所述载能体以产生能量。2.根据权利要求I所述的方法，其中所述可再生能的第一源为太阳能，所述逆转所述电解器以用作燃料电池和向所述电解器提供载能体以产生能量的步骤在当所述可再生能的第一源不能充分得到时进行。3.根据权利要求I所述的方法，其中所述可再生能的第一源选自太阳、风、流水、能量的有机或地热源。4.根据权利要求I所述的方法，其中所述载能体包含氢。5.根据权利要求I所述的方法,其中所述载能体包含基于碳的材料。6.根据权利要求I所述的方法,其中所述载能体包含基于氮的材料。7.根据权利要求I所述的方法，其中所述载能体包含氨。8.根据权利要求I所述的方法，其中所述载能体包含烃。9.根据权利要求I所述的方法，其中所述可再生能的第一源、所述电解器或所述载能体自第一热源接收补充的热。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一热源选自地热、太阳或其他热力发动机。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一热源包含可再生能的第二源。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述可再生能的第二源包含地质地层。13.根据权利要求I所述的方法，所述方法还包括在将所述载能体提供给所述电解器之前储存所述载能体的步骤。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述储存所述载能体的步骤包括将所述载能体储存在地质地层中。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述将所述载能体储存在地质地层中的步骤还包括所述载能体自所述地质地层接收补充的热。16.根据权利要求I所述的方法，所述方法还包括 提供被构造以捕获来自膨胀的功的膨胀器，其中所述膨胀器与所述电解器或所述载能体储存器相连； 在压力下向所述膨胀器提供所述载能体；和 捕获来自所述载能体的膨胀的功。17.根据权利要求16所述的方法，其中在捕获来自所述载能体的膨胀的功之前，所述载能体储存器向所述载能体传热。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述载能体储存器包括地质地层。19.根据权利要求18所述的方法，其中所述载能体的能量值在载能体储存过程中增加。20.根据权利要求18所述的方法，其中所述载能体的能量值在载能体储存过程中通过自所述地质地层向所述载能体加热而增加。21.根据权利要求18所述的方法，其中所述载能体的能量值在载能体储存过程中通过自所述地质地层向所述载能体加烃或其他具有能量值的化合物而增加。22.根据权利要求I所述的方法，所述方法还包括向所述电解器提供有机材料的源以电解所述有机材料。23.根据权利要求22所述的方法，其中所述有机材料的源包含生物质或生物废弃物。24.一种用于使用可再生能资源提供基本上连续的能量供给的系统，所述系统包括 可再生...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伊·E·麦卡利斯特，
申请(专利权)人：麦卡利斯特技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：