[发明专利]太阳-氢能系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能、风能、氢能等可再生能源与新能源技术领域，是一种 太阳能-氢能-用户的可再生能源链系统。

背景技术

环境污染和能源危机已日益严峻，直接威胁着人类的生存和发展。用太阳 能、风能发电是一种清洁、友好、无穷无尽的可再生能源，太阳能不只意味着 来自太阳的阳光，还有一些太阳间接创造的能量，比如风力发电、电力发电、 海洋热能和海浪潮汐等，但由于太阳能、风能等可再生能源的间歇性和不易储 存及运输等特点，需要一种高效清洁的能源载体作为可再生能源和用户之间的 桥梁。氢能以其清洁、高效的特点被公认为未来最有潜力的能源载体。在目前 的各种制氢技术中，利用可再生能源所产生的电能作为动力来电解水是最为成 熟和最有潜力的技术。太阳和氢能的“联合”称为太阳-氢能系统，构成了太阳 能-氢能-用户的能源链。(见图3)

说明内容

本发明的目的是提供一种电解水制取氢的新技术，该技术的理论基础是将 制取氢所耗掉的电量回收，用回收的电量再使电解槽产生电解所需的电压，如 此反复，可大大降低电解所耗费的电能。

下面采用对比的方法对本发明的电解技术加以阐述。

见图1，这一个电解槽，E为直流电源，该系统中有电流I流通，在阴极附 近有2H⁺+2e＝H₂。我们先从物理含义方面讲述传统的电解制氢技术的缺点所在。

假定电解槽两端有I电流流过，时间为t，则其电量Q＝IT。假定η＝100％。 由于Q的存在，在电解槽两端有电压U，总能量W＝UIT。当I流通t时间，在阴 极表面附近必然有Q/2的氢分子数逸出。实际上，当有Q/2分子数逸出之后， Q＝IT不存在了，U也不存在了，W＝0，即整个能量耗尽，整个过程就结束了，再 也不会有一个H₂分子逸出。这是传统的电解技术的致使的、不可克服的缺点。

下面我们仍看图1，该系统电耗为W＝UIT，U是维持电解槽两端电压，I是 维持其电流，t是时间＞0，在这三个物理量中，t是时间，不可能做技术变化， 但是，上式可以变成W＝UIT＝UQ……(1)

本发明能够使整个物理概念非常明确。其中U是维持电解槽两端电压，Q就 不是电流的概念了，而是在阴极附近，2H⁺+2e中的2e的概念。也就是说，电解 H₂量不在I大小，而在于供给电解系统的电量多少。

再看U与电量Q在电解系统中的依存关系。有U，说明有Q；有Q也必然形 成U。没有U也就可以说没有Q；没有Q也建立不起来U。这就是U、Q的依存关 系。

根据公式(1)得出电解系统氢气由电量Q决定，又由于U、Q的依存关系， 我们没计出在电解制氢过程中，一方面进行电解制取氢气，同时把制取氢气所 耗掉的电量回收。我们把它叫做在电解过程中的U、Q分开，这是本发明的基本 理论基础。有了回收的电量Q，就有与Q相当的电压。这样H₂电解出来以后，电 量Q以及与之相当的电压仍然存在，所以也就有与Q及相当电压决定的能量W 存在，能量没有因制取氢气而全部消耗掉，也是与传统的电解制氢技术的根本 区别。

实现上述原理所需的装置叙述如下：

电解水制氢装置，其特征在于：该装置由供电电源、电解槽、电量回收装 置、控制器构成，供电电源分别与电解槽和控制器相连接，用来给电解槽和控 制器供电；电解槽与电量回收装置相连接，电量回收装置里装有阴极板和阳极 板，通过阴极板和阳极板组成的电场一方面回收电解所消耗的电量，另一方面 将所回收的电量再次输送到电解槽中，供给电解所需的电压；控制器与电量回 收装置相连接，用来控制电量回收的时间和数量，控制器由PLC可编程序控制 器和控制开关组成。

PLC可编程序控制器和控制开关是市场上的市售产品。

本发明所提供的电解制取氢气的技术和装置是科技发展只上电解水制取氢 气的突破，将制取氢气所耗掉的电量回收，用回收的电量再使电解槽产生电解 所需的电压，如此反复，可大大降低电解所耗费的电能。这项发明的出现将使 人类高效、廉价地利用太阳-氢能可再生能源系统。

附图说明

图1是传统的电解水制氢装置的结构示意图。

图2是本发明的电解水制氢装置的结构示意图。