一种便携式模块化水解制氢发电装置的制作方法

1.本专利属于清洁能源发电设备领域，尤其涉及一种便携式模块化水解制氢发电装置。


背景技术：

2.近年来，随着社会经济水平的快速发展，人们的消费不断升级，带有挑战性的高端旅游产品受到越来越多消费者的青睐，徒步、探险等户外产品热度持续攀升。探险者遭遇不可抗力的外部环境时，因电量耗尽，导致通讯中断。特别是在严寒地域，手机电量一般是普通地域的一半，因此，对小型户外应急发电装备的研究、开发显得尤为重要。目前主流的户外应急发电设备原理主要分为光能、风能和水能、机械能四个方面，其中光能一般分为光伏电池、cigs薄膜发电技术等，而实际应用时有间歇性和随机性，发电量与气候条件有关，在晚上或阴雨天就不能或很少发电，其次能量密度较低、成本较高。以风能、水能、机械能为原理的设备也存在间歇性和随机性，无法满足应急电力需要。随着相关研究深入，水解制氢发电技术日益受到重视，特别是随着较多价格低廉的水解制氢材料的出现，使得水解制氢发电实用化成为可能。如中国专利文献 cn104895626a，其装置它包括污水收集器、分离器、雾化水分离室、压缩机、燃烧室、燃烧棒、燃烧锅炉、蒸汽发电机组、冷凝室，工作压力较高，可以提高大量电能，但是结构复杂、体积较大，便携性为零。再如中国专利文献 cn109193008a，其装置包括第一回流单元、过滤干燥单元、第二回流单元、导流层等装置，虽然其产生的吸放氢氧浓度较高，散热效率较高，但其装置复杂，内置分体架构及循环水系统，工艺繁琐，制造成本极高，无可便携性。再如中国专利cn103253630b，其装置由外壳、内胆、集成于圆柱形套筒上的顶部密封盖、加料池、分层导热干燥构架、气体干燥室、出气阀、循环水系统和气路系统等构成，体积较为庞大，虽然该装置可以水解制氢，但是却无法实时发电。


技术实现要素：

3.本实用新型专利所要解决的技术问题是提供一种具有一体化高效的、低成本的、可持续利用的、适合野外恶劣环境工作的、可以就地取材产生电力的便携式水解制氢发电装置。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型采用模块化思想，提供一种模块化水解制氢发电装置。下模块为供氢模块，上模块为燃料电池发电模块。其中下模块主要由水解制氢仓、加料仓、气体干燥仓、干燥托盘及氢气透过膜构成，上模块主要由燃料电池、储气室、氢气入气口、空气入气口、水蒸气排出口、usb 电力输出模块、金属卡扣构成。所述水解制氢仓为圆筒形状，底部安装有排水阀。所述加料仓被焊接在罐体顶部，形状为下端开口的空心圆柱形，其下端开口处装有阀门。所述气体干燥仓由干燥托盘及干燥剂构成，干燥托盘被焊接在罐体内壁上，干燥剂被放置在干燥托盘上。所述上干燥托盘中央开设有通气孔。所述氢气透过膜位于罐体顶部，呈圆环形。所述燃料电池被安装于上模块内部，与usb电力输出模块
相连接。所述储气室位于燃料电池下部，与进气口相连接。所述空气入气口位于上模块罐体顶部。所述水蒸汽排出口位于上模块罐体顶部。所述金属卡扣位于上模块罐体下部，其可将上模块和下模块紧密固定连接，其中上模块氢气进气口凸起部分与下模块的氢气透过膜上面凹槽部分进行吻合连接，实现氢气在上下模块之间的流通。
5.进一步的，所述水解制氢仓采用高耐压材料经一体化形成工艺制备。
6.进一步的，所述干燥托盘采用高导热金属材料制备，焊接在罐体内壁。
7.进一步的，所述干燥托盘为圆形，其外径与罐体内径吻合。
8.进一步的，所述干燥托盘的通气孔为24个。
9.进一步的，所述干燥托盘的24个通气孔从中心向外分4层设置，每层6个通气孔，且每层的通气孔均匀分布在干燥托盘上。
10.本实用新型的有益效果：
11.1、由于该装置下模块的水解制氢仓里可放入一种或者多种均匀混合的水解制氢材料，实现了材料配比多样，制氢量和制氢速度可变，水解制氢材料成本可调。
12.2、通过干燥托盘上从中心向外分三层设置的24个通气孔可以有效增加气体流通效率，加快气体干燥过程。
13.3、高导热的金属干燥托盘可将罐体内部空间与装置外部壳体连为一体，从而提高制氢仓的气密性，加强罐体内部空间和罐体的热量交换。
14.4、本装置具有高度一体化特性，氢气制备、氢气干燥、燃料电池发电过程能同步实现，便携性大大提高，可作为可靠的野外应急供电设备。
附图说明
15.图1是本实用新型专利的下模块剖面图；
16.图2是本实用新型专利的上模块剖面图；
17.图3是本实用新型专利的下模块中的干燥托盘俯视图；
具体实施方式
18.下面结合附图，对实施方案做进一步说明
19.实施例1
20.附图1是本实施例下模块部水解制氢装置的总体剖面图，包括氢气透过膜 1
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1、橡胶塞1
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2、气体干燥仓1
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3、干燥托盘1
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4、阀门1
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5、通气孔1
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6、水解制氢仓1
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7、旋转式橡胶塞1
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8、加料仓1
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9。附图2是本实施例上模块部燃料电池发电装置的总体剖面图，包括usb电力输出模块2
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1、空气入气口2
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2、水蒸气排出口2
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3、燃料电池及电力储存模块2
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4、储气室2
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5、金属卡扣2
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6、氢气进气口2
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7。其中带通气孔的干燥托盘如附图3所示，在分层托盘中心开1个大孔3
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1，沿着十字线分别开24个通气孔3
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2，大孔3
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1直径与加料池外径吻合，圆形干燥托盘的外径和干燥仓内径大小一致。
21.本装置工作流程如下：打开橡胶塞1
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2及阀门1
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5，向水解制氢仓1
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7内注入适量水，然后关闭阀门1
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5，向加料仓1
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9加入适量水解制氢材料，适当开启阀门1
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5，使水解制氢材料缓慢加入到水解制氢仓内，通过金属卡扣2
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6将上下模块紧密固定连接为一体，其中上模块氢气进气口2
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7凸起部分与下模块的氢气透过膜1
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1上面凹槽部分进行吻合连接。产生
氢气通过通气孔1
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6进入气体干燥仓1
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3进行干燥，干燥后的氢气通过氢气透过膜1
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1进入上模块储气室2
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5，储气室2
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5内的氢气进而供应燃料电池及电力储存模块2
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4，发出的电力通过 usb电力输出模块2
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1供给负载。
22.实施例2
23.本实施例总体连接和实施例1相同，不同之处在于加料池内水解制氢材料含有多种不同成分，进而可以调节制氢速率和制氢量。
24.实施例3
25.本实施例总体链接和实施例1相同，不同之处在于初始加入水解制氢仓内水量，进而可以调控制氢量。
26.实施例4
27.本实施例总体链接和实施例1相同，不同之处在于气体干燥仓内放置的干燥剂种类以及数量不同，可以实现不同的干燥效果。
28.实施例5
29.本实施例总体链接和实施例1相同，不同之处于该装置usb电力输出模块连接的负载种类不同，实现不同的供电需求。