[发明专利]一种风电-太阳能制氢装置

说明书

技术领域：本发明属能源领域。 

背景技术：风力发电无疑是风能利用的一种重要方式，但其储存与输送并不容易。特高压输电尽管在技术上看似可行，然而其风险(自然灾难及战争)极大，而且造价极高。因此，国内外并未普遍实行。 

风能、太阳能的根本特征在于，两者皆是分布式能源。‘集中’不符合其‘分布式’的本性。因此，将随机、起伏的风能、太阳能就地转化为易于保存运输的燃料是必要的，也是可行的。 

充分有效地利用、储存风能、太阳能、海浪能这些永不衰竭的绿色能源毫无疑问是极其重要的。特别是对于我国的城镇化，更有重要意义。电力与燃料是城镇生活的重要条件。我国对城乡普遍供电已经实现，而燃料问题却远未解决、也难以解决。 

氢气是重要的工业原料；氢气本身就是很好的燃料，汽、柴油加氢可提高石油的燃烧值；氢气与二氧化碳可合成甲烷等气体或液体燃料，毫无疑问，这样的廉价绿色能源装置的市场必然是十分广阔的。因此，用风能、太阳能制作氢气、进而制作安全、易于储存运输的甲烷等燃料是很必要的。 

本发明提出了一种风电一太阳能制氢装置，有机结合风能、太阳能，将风电场变为氢气厂，从而部分解决城镇化的燃料问题。 

发明内容：1.本装置由电动势随机、起伏的直流电源，起伏直流电压分配器(简称直流电压分配器)，阳光电解箱(简称电解箱)方阵，温差发电箱，补水箱及保温层构成；直流电源与直流电压分配器连通，直流电压分配器上的导体滚轴与电解箱方阵上的导电片连通，直流电压分配器根据直流电压的大小使导体滚轴连接到电解箱方阵中相应的导电片上；温差发电箱中温差发电片的热端固定在电解箱的后璧、也是温差发电箱的前壁上，温差发电片的冷端固定在冷却板、即温差发电箱的后壁上；冷却板上固定有冷却水管，当电解箱温度高于电解适宜温度T₀时，冷却水管中自动流过冷却水，流过冷却水管的水进入补水箱中；补水箱与电解箱由虹吸管连通；温差发电箱可作为电解水电源；电解箱的侧壁，温差发电箱的侧壁，及补水箱覆盖有保温层。 

由于电动势是随机发生、起伏变化的，所以输出的直流电压也是随机、起伏变化的。直流电压分配器就是针对这种起伏变化的直流电压设计的，使得无论直流电压怎样升降，都有相应数目的电解箱正常工作。 

不同于传统电解池，这里的阳光电解箱既能用于电解，也能吸收阳光，从而使得电能与光能得到充分利用。 

这里的温差发电箱的作用是为了充分利用电解箱的余热，而余热的利用有多种方式，因此温差发电箱不是完全必要的。例如，可以直接将冷却水管固定在电解箱的壁上，然后直接利用被加热的冷却水；也可以将被加热的冷却水继续加热到适宜的温度，再用于温差发电。 

这里的直流电源可以由风力或任何一种起伏不定的动力(如波浪)带动。 

2.上述的电解箱方阵是由N²个、电阻为R₀的电解箱按图2中的电路图并连及串联成的电解箱组，第n个电解箱方阵由n²电解箱组成，n＝1，…N，并依次连接有(n-1)个开关k₂…k_n和n个导电片L₁、L₂…L_n，对于第N个电解箱方阵，L_N替换为滑动电阻R_M；当第n个导电片L_n与电源连通时，其它导电片与直流电压分配器断开，开关k₂…k_n都自动闭合，而开关k_m，m≥n+1，都断开，第n个电解箱方阵的总电阻是