[实用新型]一种压力发电与氢氧燃料电池发电一体化的发电系统

说明书

技术领域

本实用新型属于新能源发电技术领域，具体涉及一种基于暗发酵产氢过程的压力发电与氢氧燃料电池发电一体化的发电系统。

背景技术

氢气作为能源使用具有环保、高效的特点，氢气的主要利用方式是制成氢氧燃料电池，但是氢氧燃料电池存在的不足之处是：一旦氢气用完就需要更换新的氢气源，这样不利于氢氧燃料电池进行持续发电。

获得氢气可以通过生物制氢、电解水等方法。暗发酵产氢是常用生物制氢方法之一，暗发酵产氢的基本原理是在发酵罐中利用厌氧微生物对有机原料进行发酵作用来产生氢气。通过暗发酵产氢可以持续不断地产生氢气，而且暗发酵产氢的主要原料极为低廉，可以是各种农产品加工废弃物、农产品和果蔬的腐坏物或者牛奶加工厂、豆腐加工厂的废水。

现有的暗发酵产氢装置和氢氧燃料电池装置通常是两个独立的系统，但是，如果将暗发酵制氢系统与氢氧燃料电池组合成一个系统，也就是将暗发酵产生的氢气经除杂净化后作为氢氧燃料电池的氢气源，则氢氧燃料电池可以实现持续发电。同时，在暗发酵制氢这个过程中厌氧微生物会不断消耗有机物并产生氢气和二氧化碳的混合气体，在气体不排出去的情况下，发酵管内气压会逐渐增大，当气体顺利排出后，发酵罐内的气压又减小，可以考虑对发酵罐内的气压变化过程进行有效利用，利用气体的压力变化来发电。另外利用暗发酵制氢时产生的二氧化碳一般都被直接排出，而工业中如制糖等行业都需要用到二氧化碳作为原料，因此可以考虑将氢气中的二氧化碳分离出来进行收集再利用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了给氢氧燃料电池发电提供持续不断的氢气源，同时充分利用发酵罐中的气压变化，并实现对副产品二氧化碳收集利用，提供了一种压力发电与氢氧燃料电池发电一体化的发电系统。该发电系统实现了氢氧燃料电池持续发电和利用发酵罐内气压变化的进行压力发电这两种发电方式同步使用，同时氢气净化过程中分离出来的二氧化碳可以收集用于其他用途。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种压力发电与氢氧燃料电池发电一体化的发电系统，所述发电系统包括：制氢装置、氢气净化除杂装置，氢氧燃料电池发电装置、压力发电装置，制氢装置的导气口通过导气管与氢气净化除杂装置连接，使制氢装置产生的氢气进入到氢气净化除杂装置中，氢气净化除杂装置的导气口通过导气管与氢氧燃料电池发电装置连接，使经过净化和除杂以后的氢气进入到氢氧燃料电池发电装置中。制氢装置与压力发电装置通过制氢装置中的活塞相连接，活塞随制氢装置中气体压强变化而产生的机械能经过压力发电装置后转化为电能。

所述的制氢装置利用暗发酵方式制氢，主体是发酵罐，发酵罐用以培育糖丁酸梭菌分解有机物产生氢气。发酵罐顶部装有活塞，发酵罐内的气体压强变化会推动活塞上下移动。同时发酵罐有气体导气口，可以周期性的开闭，当气体导出口打开时可将产生的氢气与二氧化碳混合气体导出到氢气净化除杂装置。

所述的氢气净化除杂装置包括二氧化碳吸收装置和氢气净化装置。二氧化碳吸收装置利用醇胺法塔式结构吸收并分离出氢气中二氧化碳，二氧化碳吸收装置包含二氧化碳收集器，用于收集和储存分离出来的二氧化碳。所述的氢气净化装置通过管道与二氧化碳吸收装置中的吸收塔相连接，通过导气口与氢氧燃料电池发电装置相连接。氢气净化装置内部分层填充着二氧化碳吸附剂、二氧化硫吸收剂、干燥剂等试剂，可以对氢气中残余气体除杂和干燥。

所述的氢氧燃料电池发电装置包括氢气缓冲罐和氢氧原电池。氢气缓冲罐用以收集经过氢气净化除杂装置净化后的氢气，并为氢氧原电池提供持续平稳的氢气源，氢气存储罐和氢氧原电池通过导气管相连接。

所述的压力发电装置采用液压回路的转化方式，将气体压力推动活塞往复运动产生的机械能转化为液压能，再将液压能通过液压马达带动发电机运转实现发电。

所述的压力发电装置所发电可单独输出或者和氢氧燃料电池发电装置所发电通过导线合并输出。

本实用新型的有益效果是，可以通过暗发酵制氢的方法为氢氧燃料电池提供持续不断的氢气供应，实现了氢氧燃料电池发电的持续与持久工作，并且充分利用发酵罐中压强变化进行压力发电，强化了整个发电系统的发电能力。同时发电系统以腐坏的农产品、有机废水为原料，为处理这些废弃物与废水提供了一种环保的处理方式，同时对于发电系统产生的二氧化碳吸收后再收集，达到了节能减排，充分利用资源的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明；

图1是本实用新型的结构总图；

图2是本实用新型的制氢装置结构简图；