[发明专利]一种利用风能降低电解水能耗的装置

说明书

本发明公开了一种利用风能降低电解水能耗的装置，其特征在于：叶轮、曲柄连杆机构、导流管、电极、质子交换膜。该发明将自然风的能量转换为电极往复平移运动，能够使电极周围的电解液产生回流或者紊流，进而加快电极板周围的传质和加快气泡脱离电极板，到达通过对电极表面的促进来降低电解耗能的目的。本发明利用风能降低电解水的经济成本，减少环境污染。

技术领域

本发明涉及电解制氢的工程技术领域，具体是一种利用风能降低电解水能耗的装置。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，越来越多国家开始使用风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度(微风的程度)，便可以开始发电。但是目前风力发电仍然存在不稳定、成本高、影响鸟类和不能上国家电网的缺陷。

现如今氢能也在各个行业中广泛使用，氢气燃烧后排放的仅仅是水，而水是没有任何污染的，这也成为人们越来越关注氢能的重要原因。目前，有创新能力的一些汽车生产商对氢能源汽车开始了研发。在将来，如果以氢能源为动力的新能源汽车大量地进入人们的现实生活中，那么人类对氢能源的需求会极大地增加。

采用电解水制备氢气方法的原料是水，而恰好地球上储存着大量的水资源，因此电解水法制备氢气被认为是最有前途的技术路径和制取高纯度氢的最简单的方法。与一次可再生能源应用的结合，电解水制氢容易实现大规模应用，且制氢过程对环境无污染，几乎可以做到零排放。

但是在实际工业应用中，电解制氢需的耗能是其最大的问题，需要通过技术手段降低电解水制氢的耗能，能够使得电解制氢的运用更加的实际可行。因此，如何通过机械构件将自然风的能量利用到电解水制氢气中来降低电解水的能耗是应该考虑的方向。

发明内容

本发明的目的是通过机械构件将自然风的能量利用到电解水制氢气中，提供一种利用风能降低电解水能耗的装置。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种利用风能降低电解水能耗的装置，其特征在于：叶轮、曲柄连杆机构、导流管、电极、质子交换膜。

所述曲柄连杆机构是能将旋转运动变为往复平移运动的机构；所述曲柄连杆机构包括飞轮、固定套一、固定套二、连杆一、连杆二和连杆三；所述连杆一是固定套一相匹配的物体；所述连杆三是固定套二相匹配的物体；所述连杆一的运动被固定套一所限制；所述连杆三的运动被固定套二所限制；所述飞轮左端中心与连杆一固定相连；所述飞轮右端突出物与连杆二活动相连；所述连杆二与连杆三活动相连；所述固定套一和固定套二相对于地面静止不动；所述叶轮固定连接在连杆一的左端；

所述导流管与绝缘平板固定相连；所述导流管包括氢气导流管和氧气导流管；所述氧气导流管和氢气导流管相互平行且对称；

所述电极与绝缘平板固定相连，所述电极包括阴极和阳极；所述阴极在氢气导流管的左端，并和氢气导流管处于同一个腔室Ⅰ；所述阳极在氧气导流管的右端，并和氧气导流管处于同一个腔室Ⅱ；

所述质子交换膜与绝缘平板构成连接在一起的密闭腔室Ⅰ和腔室Ⅱ；所述腔室Ⅰ内包括阴极、氢气导流管的下端管口和电解液，所述腔室Ⅱ内包括阳极、氧气导流管的下端管口和电解液；进一步，所述叶轮接受自然风的推力产生旋转，所述叶轮中的叶片数范围为2～6个。

进一步，所述连杆一在固定套一中做旋转运动，所述连杆三在固定套二中做往复平移运动，所述连杆一、连杆二、连杆三和绝缘平板的材质坚硬且重量轻。

进一步，所述质子交换膜构成连接在一起的密闭腔室Ⅰ和腔室Ⅱ内部的电解液和电解槽中的电解液相互流通，所述腔室Ⅰ和腔室Ⅱ内部的气体不能相互流通。

进一步，所述质子交换膜构成的密闭腔室Ⅰ和腔室Ⅱ内部安装有支撑骨架，所述骨架的材质为防腐蚀塑料或金属。