一种光解水制氢装置及月球基地能源供应系统的制作方法

技术特征：
1.一种光解水制氢装置，其特征在于：包括光解水制氢单元和设置在光解水制氢单元周向的多个聚光单元；所述光解水制氢单元包括壳体(1)、上顶盖(2)、光阳极(3)、中心体(4)及集水器(5)；所述壳体(1)靠近下端面的内侧设有第一集液腔(6)和第二集液腔(7)，靠近上端面内侧设有第三集液腔(8)；所述上顶盖(2)与壳体(1)上端连接，且两者之间围成第四集液腔(9)；所述第一集液腔(6)、第二集液腔(7)、第三集液腔(8)及第四集液腔(9)均绕壳体(1)的中心轴线呈环形设置；所述壳体(1)下端沿径向设有多个第一进水口(10)和第二进水口(101)，第一进水口(10)与第一集液腔(6)连通，第二水口(101)与第二集液腔(7)连通；所述光阳极(3)位于壳体(1)周向表面，且与壳体(1)之间形成空腔(11)，空腔(11)内设有质子交换膜(12)，质子交换膜(12)将空腔(11)分割成外侧的产氢室(13)和内侧的产氧室(14)；所述产氢室(13)与第一集液腔(6)之间设有第一入口分流孔(15)，与第四集液腔(9)之间设有第一出口分流孔(16)；所述产氧室(14)与第二集液腔(7)之间设有第二入口分流孔(17)，与第三集液腔(8)之间设有第二出口分流孔(18)；所述中心体(4)同轴设置在壳体(1)内，上端与上顶盖(2)连接，下端与壳体(1)连接，外侧与壳体(1)、上顶盖(2)之间围成氧气-水分离腔(19)；所述氧气-水分离腔(19)与第三集液腔(8)之间设有第一切向旋流孔(20)；所述中心体(4)内侧与上顶盖(2)之间围成氢气-水分离腔(21)，氢气-水分离腔(21)与第四集液腔(9)之间设有第二切向旋流孔(22)；所述中心体(4)下端沿轴向设有第一出水口(23)，所述集水器(5)的集水腔(51)下端固定于第一出水口(23)内；所述集水腔(51)的上端沿径向设有多个集水孔(511)，集水孔(511)连通氢气-水分离腔(21)和集水腔(51)；所述壳体(1)下端设有第二出水口(24)和第三出水口(25)，所述第二出水口(24)与氧气-水分离腔(19)连通，第三出水口(25)与第一出水口(23)连通；所述上顶盖(2)下端沿轴向设有集气腔(28)，集气腔(28)沿径向设有多个进气孔(281)；所述上顶盖(2)上端设有第一出气口(26)和第二出气口(27)，第一出气口(26)与集气腔(28)连通，第二出气口(27)与氧气-水分离腔(19)连通；所述聚光单元周向设置于光阳极(3)外侧，用于将太阳光聚集于光阳极(3)上。2.根据权利要求1所述的光解水制氢装置，其特征在于：所述壳体(1)为中空的正棱台结构，正棱台结构的大端朝上且与上顶盖(2)连接，壳体的侧面与壳体中心轴线的夹角为15-25
°
。3.根据权利要求2所述的光解水制氢装置，其特征在于：所述氧气-水分离腔(19)内设有第一气液分离膜(191)，第一气液分离膜(191)固定于壳体(1)上端与中心体(4)的中部之间；所述氢气-水分离腔(21)内设有第二气液分离膜(211)，第二气液分离膜(211)固定于中心体(4)上端与集气腔(24)下端之间。4.根据权利要求3所述的光解水制氢装置，其特征在于：所述氧气-水分离腔(19)内还设有第三气液分离膜(192)，第三气液分离膜(192)固定于壳体(1)上端与中心体(4)的下端之间；所述氢气-水分离腔(21)内还设有第四气液分离膜(212)，第四气液分离膜(212)固定
于中心体(4)上端与集水器(5)上端之间。5.根据权利要求4所述的光解水制氢装置，其特征在于：所述聚光单元包括多个反射镜。6.根据权利要求5所述的光解水制氢装置，其特征在于：所述第一入口分流孔(15)、第一出口分流孔(16)、第二入口分流孔(17)及第二出口分流孔(18)为矩形孔。7.根据权利要求6所述的光解水制氢装置，其特征在于：所述第一气液分离膜(191)、第二气液分离膜(211)、第三气液分离膜(192)及第四气液分离膜(212)均为疏水性气液分离膜。8.一种月球基地能源供应系统，其特征在于：包括贮箱系统、氢氧燃料系统以及权利要求1-7任一所述的光解水制氢装置；所述贮箱系统包括水贮箱和气体贮箱，用于贮存光解水制氢装置产生的热水和气体；所述水贮箱的入口连接第二出水口(24)和第三出水口(25)，所述气体贮箱的入口连接第一出气口(26)和第二出气口(27)；所述氢氧燃料系统的入口连接气体贮箱的出口，用于将光解水制氢装置产生的气体转化为电能。9.根据权利要求8所述的月球基地能源供应系统，其特征在于：还包括追光系统，所述追光系统与聚光单元连接。

技术总结
本发明提供了一种光解水制氢装置及月球基地能源供应系统，用以解决现有的光伏能源供应系统因对太阳能利用率低、能量转化形式单一，而导致其无法满足月夜期间多元化能源需求的技术问题。本发明的光解水制氢装置包括壳体、上顶盖、光阳极、中心体及集水器，可以实现光氢的一步转化，同时在制氢的同时会将水加热，从而实现了氢-热联产，该装置一体化集成度较高，与目前月球基地能源供应系统普遍采用的光伏电解水方案相比，能够充分利用太阳光聚光后各波段的能量，从而能够最大限度的提高月球表面太阳能利用率，进而满足月夜期间多元化的能源需求。能源需求。能源需求。


技术研发人员：谭永华 汪广旭 陈鹏飞 尚冬琴 李星 杨宝娥 洪流
受保护的技术使用者：西安航天动力研究所
技术研发日：2022.11.21
技术公布日：2023/2/3