[发明专利]一种潮流能海水制取氢气氧气装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用潮流能电解海水技术领域，特别是涉及一种潮流能海水制取氢气氧气装置。

背景技术

经济的发展和人口的增长，使得人们对能源的需求越来越大。目前以石油、煤炭为代表的化石燃料依然是主要的能源来源。由于化石燃料的有限储量将不能满足日益增长的能源需求而终将出现能源危机，同时化石燃料的使用带来了严重的环境污染，是当前气候变暖的主要诱因之一。因此发展清洁、可再生的新能源的要求越来越迫切。氢能因其燃烧的产物是水，不会造成环境污染，具有清洁、高效、无污染以及可储存和运输等优点。

太阳能、风能、生物质能和海洋能等，不仅用之不竭而且具有清洁、可再生的优点，近年来受到了国际社会的广泛关注。然而，这些可再生资源都具有间歇性和地域特性，当前的主要利用形式是发电，其电能因不同能量转化形式具有各自的特殊性。以风能为例，其不稳定的电力并网对电网的冲击已成为当前风能利用的一个突出问题。海洋能(包括潮流能、潮汐能等)也具有类似特点。这些能量转化后，均具有不易储存和运输的缺点。氢能因其燃烧的产物是水，不会造成环境污染，具有清洁、高效、无污染以及可储存和运输等优点，当前被视为最理想的能源载体。

电解水制氢是目前最为广泛使用的将可再生资源转换为氢的技术。当两个电极(阴极和阳极)分别通上直流电，并且浸入水中时，在催化剂和直流电的作用下，水分子在阳极失去电子，被分解为氧气和氢离子，氢离子通过电解质和隔膜到达阴极，与电子结合生成氢气。这个过程就是电解水，这样的装置则为电解槽。

目前市场上的电解槽可以分碱性电解槽、质子交换膜电解槽和固体氧化物电解槽三种。

碱性电解槽最早商业化，虽然其效率是三种电解槽中最低的，但由于价格低廉,目前仍被广泛使用在大规模制氢工业中。碱性电解槽的缺点是效率较低并且使用石棉做隔膜。由于石棉具有致癌性，很多国家已经禁止使用。据报道，PPS，PTFE，PSF等聚合物具有和石棉类似的特性，甚至还优于石棉，将有可能取代石棉而成为碱性电解槽的隔膜材料。发展新的电极材料，提高催化反应效率，是提高电解槽效率的有效途径。

质子交换膜电解槽由于转换效率很高而成为很有发展前景的制氢装置。由于采用很薄的固体电解质，具有很好的机械强度和化学稳定性，并且欧姆损失较小。质子交换膜电解槽效率可达90％以上。但由于质子交换膜和使用铂电极催化剂，价格昂贵，制约了其广泛使用。随着质子交换膜电解槽技术的成熟和价格的降低，固体电解质可能将成为制氢的主装置。

固体氧化物电解槽是一种新兴的电解槽技术。这种电解槽的缺点是工作在高温，给材料的选择带来了一定限制。优点是较高的反应温度使得电化学反应中,部分电能被热能代替，从而效率较高，尤其是当余热被汽轮机、制冷系统等回收利用时，系统效率可达90％。

目前，传统的制氢工艺大量地消耗了原本就很紧缺的矿物燃料和电能，并且由于制备成本高而使氢成为“贵族能”，同时，制氢过程中产生大量污染物，因而不能从根本上解决能源和环境污染问题。成本低和环境友好已成为氢能生产技术的主要目标。

在地球上，淡水资源既有限，而且分布不均匀。淡水资源的匮乏也是人类生存面对的一大问题。在制氢工艺中，减少或不消耗淡水也是必须考虑的一个关键问题。

综上所述，现有技术中对于制氢过程中产生污染物、耗费大量能源和消耗淡水资源的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种潮流能海水制取氢气氧气装置，其利用海洋潮流能作为能量来源，在电解槽中对海水进行电解实现由海水制取氢气，具有清洁、高效、无污染以及可储存和运输等优点；

进一步的，本发明采用下述技术方案：

一种潮流能海水制取氢气氧气装置，包括潮流能发电装置和电解装置，潮流能发电装置包括潮流能发电吸能单元，潮流能发电吸能单元与发电机连接，发电机为电解装置提供电源；所述电解装置与海水淡化装置连接；

所述潮流能发电吸能单元包括升力型吸能叶片，升力型吸能叶片的垂直中心轴上连接有阻力型吸能叶片，阻力型吸能叶片和升力型吸能叶片均可绕垂直中心轴回转。叶片曲线形状和参数与海水雷诺数、海水密度、盐度、喘流等因素相关。

进一步的，所述升力型吸能叶片包括多个与垂直中心轴连接的连接轴，所述连接轴端部与柔性叶片铰接。

进一步的，多个所述连接轴在垂直中心轴外周上均匀分布。

进一步的，所述柔性叶片呈水滴型。

进一步的，所述阻力型吸能叶片包括多个与垂直中心轴连接的圆弧叶片，多个圆弧叶片在垂直中心轴外侧沿周向均匀分布。