[发明专利]家用太阳能氢能系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种太阳能技术领域的装置，具体是一种家用太阳能氢能系统。

背景技术

氢气有广泛的用途，作为一般燃料燃烧时热值极高，约为40kwh/kg，，生成产物是水，无污染环保，而且可利用水和太阳能制氢，因此氢能同时满足资源和环境可持续发展的要求，成为最有希望替代现有矿物能源的清洁可再生能源。随着我国城乡人民生活的日益富裕和现代化，家庭能源消耗占能源消耗总量的比重逐年上升。据统计，我国家庭能源消耗比重由20世纪80年代的15％左右上升到目前的25％以上；同时交通运输在我国能源消耗总量的比重2005年约为7.5％，现在也在逐年上升，发达国家一般达到30％。当前世界能源形势严峻，我国节能减排任重道远，氢能作为清洁环保的绿色替代能源，如果能广泛的与太阳能结合，应用在家庭日常能源消耗及交通能源消耗上，对缓解目前紧张的能源形势有积极的意义。

经过对现有技术的检索发现，现在包括太阳能光伏电解水制氢，太阳能光催化分解水制氢，太阳能热分解水制氢，太阳能生物制氢等在内的太阳能制氢技术已趋于成熟，中国专利文献号CN101307458A以及CN2459328Y均记载了类似的技术，只待于大规模推广，但是由于氢气的密度小体积大，造成其储存与使用不变，家用太阳能制氢装置以及氢能利用的推广遭遇了不少麻烦。

中国专利文献号为CN2459328Y，公告日2001-11-14，记载了一种包括储氢装置在内的太阳能制氢器，其储氢装置的内筒倒扣于外筒，用水进行密封，利用内筒上的三通闸阀和配重物输出恒压氢气。但由于储氢压力较低，该装置体积庞大，而且输出的是低压氢气，不利于储存和使用，这样就不利于推广，无法走进千家万户，达不到实际的应用价值。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种家用太阳能氢能系统，使用常温下的循环水(约20～30度)和太阳能集热器产出的热水(约150～170度)使装有金属氢化物合金的反应床循环的吸收低压氢气和释放高压氢气，整个装置结构简单、成本较低、运行稳定。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：：太阳能集热器、高温水箱、常温水箱、反应床、太阳能氢气发生器、冷却塔和氢气贮藏罐，其中：太阳能集热器、高温水箱和反应床的高温输出端依次串连组成高温环路，常温水箱、冷却塔和反应床的常温输入端依次串连组成低温环路，太阳能氢气发生器的输出端依次串连氢气贮藏罐及反应床，所述的高温环路和低温环路相互隔离。

所述的反应床为筒状结构，直径为5～50cm，该反应床内设有1～10个反应管，该反应管内置金属氢化物合金和循环水流道，在反应床内除去真空管道的其他部分皆为循环水流道，用以给真空管道加热或降温。

所述的反应管为真空耐压管道，其直径为1～5cm。

所述的反应床内部的反应管上固定设有多块折流板，既增大了传热面积又让流过的循环水产生纵多的绕流等，从而提高了传热速度，使反应管内的反应进行的快速且稳定。

所述的氢气贮藏罐的容积为350ml且设有安全阀和快速接头。

所述的太阳能氢气发生器内设有太阳能光伏电解水制氢模块、太阳能光催化分解水制氢模块和太阳能热分解水制氢模块，利用太阳能制取低压氢气。

本发明通过以下方式进行工作：太阳能氢气发生器生成的低压氢气通过氢气贮藏罐进入反应床，同时向反应床通入常温循环水。这时氢气与反应床的反应管内金属氢化物合金发生反应被吸收，并释放出热量，常温循环水带走反应产生的热量使反应一直进行下去，直到饱和时关闭低压氢气和常温水的输入，向反应床通入高温水，这时反应床的反应管内的金属氢化物合金吸收热量并释放出大量的氢气，由于反应很快，氢气产生很多很快，且反应管体积有限，所以氢气压强迅速升高，当压强达到设计值时，高压氢气阀开启，就可以快速的输出高压氢气，输入并储存在高压罐中，高压罐达到设定压力后，系统自动更换高压罐以储存更多的氢气。

本发明利用太阳能可将低压氢气转换为高压氢气封装储存入容积为350ml的小高压罐子，体积约为一个可乐罐大小，罐内压力从35MPa到70MPa不等。以罐内压力35MPa为例，350ml的储罐可储存10g氢气，经过燃料电池转换后生成的电能可供电动自行车以最高时速行驶50km。将数十个储罐串连装配，可以形成较大容积的储氢装置，为家庭，电动汽车等应用场合提供能源。较小的单罐储氢量配合储罐安全装置可以保证整个系统的使用安全，同时方便搬运，可以使用在不同的场合，使家用氢能系统具有实际使用价值和现实意义。

附图说明

图1为本发明原理示意图。

图2为本发明反应床结构示意图。