[发明专利]由水生成氢气和氧气的太阳能系统和方法

权利要求书

1.一种由水生成氢气和氧气的太阳能系统，所述系统包括：

(a)电解单元，其被配置为由水产生氢气和氧气，所述电解单元包括蒸汽进料口和用于氢气、氧气或二者的至少第一产物出口；

(b)第一发电机单元，其被配置为向所述电解单元提供电；

(c)太阳能涡轮单元，其被配置为驱动所述第一发电机单元并向所述蒸汽进料口提供蒸汽，所述太阳能涡轮单元包括：

(i)连接至所述第一发电机单元并被配置为向其提供轴功的第一涡轮；

(ii)连接至所述电解单元的蒸汽进料口并被配置为装水的蒸汽生成单元；

(iii)被配置为生成热量并向所述蒸汽生成单元提供热量的太阳能单元。

2.根据权利要求1所述的系统，其还包括连接至所述电解单元并被配置为接收所产生的氢气或氧气或优选地二者并使其降温的产物冷却单元。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述产物冷却单元包括：

(i)连接至第二发电机单元并被配置为向其提供能量的第二涡轮，其中所述第二涡轮被配置为接收所产生的氢气或氧气或优选地二者；

(ii)连接至蒸汽生成单元并被配置为将由所述产物冷却单元产生的热量转移至所述蒸汽生成单元的传热单元。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第二发电机单元被配置为向电解单元提供电。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述产物冷却单元包括连接至第二发电机单元或第三发电机单元并被配置为向其提供能量的第三涡轮，其中所述第三涡轮被配置为接收所产生的氢气或氧气或优选地二者，其中所述第三发电机单元被配置为向所述电解单元提供电。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述太阳能涡轮单元包括：

(i)连接至所述第一发电机单元并被配置为向其提供轴功的第一涡轮；

(ii)连接至所述电解单元的蒸汽进料口的蒸汽生成单元，其中所述蒸汽生成单元包括被配置为装水和产生蒸汽的锅炉；

(iii)被配置为生成热量并向所述锅炉提供热量的太阳能单元；

(iv)冷凝器；

其中所述锅炉连接至所述第一涡轮并被配置为将蒸汽从所述锅炉转移至所述第一涡轮，

其中所述第一涡轮连接至冷凝器并被配置为将蒸汽从涡轮转移至所述冷凝器，

其中所述冷凝器被配置为使由涡轮转移的蒸汽冷凝为液体，

其中所述冷凝器连接至所述锅炉并被配置为将液体转移至所述锅炉。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述太阳能涡轮单元为闭环气体涡轮单元，所述闭环气体涡轮单元包括：

(i)连接至所述第一发电机单元并被配置为向其提供轴功的第一涡轮；

(ii)连接至所述电解单元的蒸汽进料口的蒸汽生成单元，其中所述蒸汽生成单元包括连接至所述第一涡轮的第一热交换器以接收来自所述第一涡轮的加热流体，其中在第一热交换器中热量从加热流体转移至水以产生蒸汽和冷却流体；

(iii)被配置为生成热量并向冷却流体提供热量的太阳能单元；

其中所述热交换器连接至压缩机并被配置为将冷却流体转移至所述压缩机，

其中所述压缩机连接至第二热交换器，所述第二热交换器被配置为用太阳能单元产生的热量加热冷却流体，

其中所述第二热交换器连接至所述第一涡轮以将加热流体转移至所述第一涡轮。

8.根据权利要求7所述的系统，其还包括背压式蒸汽涡轮单元，其中所述背压式蒸汽涡轮连接至所述第一热交换器并被配置为接收来自所述热交换器的蒸汽。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述背压式蒸汽涡轮单元包括连接至第一发电机单元并被配置为向其提供轴功的第四涡轮。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述背压式蒸汽涡轮单元包括连接至第四发电机单元并被配置为向其提供能量的第四涡轮，其中所述第四发电机单元被配置为向所述电解单元提供电。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述蒸汽生成单元产生的蒸汽为加压蒸汽。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统在使用期间不产生二氧化碳。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所产生的氢气或所产生的氧气或二者各自用于下游化学工艺。