[发明专利]一种太阳能光伏电解水制氢装置

说明书

本发明公开了一种太阳能光伏电解水制氢装置，包括太阳光伏电池模块(1)、稳压控制模块(2)、水解池模块(3)、供水/集气模块(4)，稳压控制模块(2)连接太阳光伏电池模块(1)，太阳光伏电池模块(1)提供可再生电能，通过稳压控制模块(2)稳定输出电压，为水解池模块(3)供电，供水/集气模块(4)与水解池模块(3)相连。本发明采用双柱型压控式供水/集气一体化模块与水解池模块直接连接，能实现智能化压力控制注水和集气功能，装置结构设计简单、合理巧妙，工艺成本低廉，可规模化拓展，降低工业制氢成本。

技术领域

本发明属于太阳能制氢燃料电池技术领域，具体涉及一种太阳能光伏电解水制氢装置。

背景技术

随着人类社会经济的发展，化石能源使用引起的能源和环境危机日益严峻，发展和利用绿色、可再生能源是人类社会可持续发展的重要战略，其中，清洁、丰富的太阳能是人类最为重要的可再生能源，人们通过光热、光伏、光催化等技术不断开拓着太阳能的转化利用。由于热能和电能在存储和移动方面的局限，基于光/电催化水解技术将太阳能转化为高能密度氢气，以便于能量的储存、运输或重整转换，成为转化和利用太阳能的关键路径之一，被赋予众望。

太阳能分解水制氢技术主要基于半导体光电催化和光催化系统，由于太阳能到氢气转化效率偏低，仍然处于产业化前期的实验室研究阶段。当前，设计低成本、高效能、稳定可靠、可产业化的太阳能分解水制氢装置具有很大的社会效益和经济效益。

设计光伏发电与电解水功能模块集成，实现太阳能光伏电解水制氢是太阳能到氢气转化的有效途径，具有产业化前景，目前该方案面临的挑战主要包括两个方面：(1)太阳能光伏电池不能连续稳定地为电解池供电，电压波动性制约着电解槽工作效能及稳定性；(2)电解池需要供水同时分离氢气和氧气，需要科学且经济的装置结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种供给电压稳定、结构巧妙合理的太阳能光伏电解水制氢装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种太阳能光伏电解水制氢装置，包括太阳光伏电池模块、稳压控制模块、水解池模块、供水/集气模块，所述稳压控制模块连接太阳光伏电池模块，所述太阳光伏电池模块提供可再生电能，通过稳压控制模块稳定输出电压，为水解池模块供电，所述的供水/集气模块与水解池模块相连。

进一步地，所述水解池模块包括中空封闭槽，所述封闭槽中间固定有封闭槽隔膜，所述封闭槽隔膜两侧固定有催化电极，所述催化电极包括位于所述封闭槽隔膜两侧的产氢电极和产氧电极，所述封闭槽顶部连接有两个出气管、底部连接有两个注水管。

进一步地，所述封闭槽为树脂材料制成的中空长方体封闭槽。

进一步地，所述封闭槽隔膜为聚四氟乙烯质子交换膜。

进一步地，所述催化电极为碳纸电极，分别涂布有产氢、产氧催化剂。

进一步地，所述产氢催化剂为铂碳，所述产氧催化剂为氧化铱。

进一步地，所述的供水/集气模块包括两个独立的圆柱形容器，每个所述圆柱形容器上端开口、下端封闭，其内中上部固定有树胶隔膜，所述树胶隔膜具有一开孔，一小水管穿过所述开孔设置并且所述小水管下端延伸至圆柱形容器底部，所述圆柱形容器位于树胶隔膜以下的部分分别开孔连接所述出气管和注水管，所述出气管位于所述注水管的上方。

进一步地，所述树胶隔膜能够阻隔水和气体渗透。

进一步地，两个出气管、和两个注水管分别水平设置。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明采用三端集成稳压器结合软启动电路和滤波电路，输出电压稳定可调，有效解决太阳能光伏电池供给电压不稳定的问题；