一种机械能压缩制氢海上浮台及制氢压缩方法

本发明涉及海上浮台，具体为一种机械能压缩制氢海上浮台及制氢压缩方法。

背景技术：

1、随着全球能源需求的日益增长以及环保意识的不断提高，寻找和开发可持续、清洁的新能源已成为当务之急。海上新能源制氢技术正是在这一背景下应运而生，为未来的能源供应和环保事业开辟了新的道路。海洋作为地球上最丰富的资源宝库之一，不仅拥有广阔的海域面积，还蕴含着丰富的可再生能源，如太阳能、风能、波浪能以及潮汐能等。这些新能源的利用对于减少化石燃料的消耗、降低温室气体排放以及保护生态环境具有重要意义。

2、然而，氢气是一种轻质气体，在常温常压下体积庞大，直接储存需要大量的空间。通过压缩氢气，可以将其体积缩小，从而增加其密度和储存量。这使得在有限的空间内能够储存更多的氢气，方便运输和使用。此外，压缩存储有助于减少能量损失，氢气在高压状态下储存时，能够保持较好的能量状态，减少在储存和运输过程中的能量损失，这有助于提高氢气的利用效率，使其更好地满足能源需求。压缩氢气的过程是对氢气进行施加机械能以压缩氢气的体积，现有技术中通常利用压缩机进行氢气压缩，然而普通的压缩机需要电能或其他能源的驱动，海上浮台的应用环境使得借助海洋的机械能来压缩氢气成为一种可能。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种机械能压缩制氢海上浮台及制氢压缩方法，能够利用机械能对制氢设备产生的氢气进行压缩存储，设备利用率更高、适用范围更广、维护频率更低。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种机械能压缩制氢海上浮台，包括浮台支架、设置于所述浮台支架上且朝向可变的悬挂支撑组件、设置于所述悬挂支撑组件上且能够随波浪驱动的摆动浮体，所述浮台支架上设置有剪叉驱动组件，所述剪叉驱动组件上设置有多个能够在所述浮台支架上滑动的滑动座，通过改变剪叉驱动组件的夹角以改变所述滑动座在浮台支架上的位置；两个所述悬挂支撑组件的一端通过铰接轴转动连接，另一端分别套设于浮台支架上的滑动座上，在剪叉驱动组件改变滑动座在浮台支架上的位置的同时，所述滑动座上的直线驱动机构驱动所述悬挂支撑组件在滑动座上滑动，以改变两个悬挂支撑组件的夹角，通过改变所述夹角应对不同强度的波浪；所述悬挂支撑组件上的摆动浮体通过传动组件驱动压缩组件运转，将所述浮台支架中的制氢设备产生的氢气压缩并储存入储氢罐中。

4、进一步的，所述浮台支架为圆形结构，所述悬挂支撑组件为两组并通过滑动座悬挂支撑在所述浮台支架的相对的两侧；两组所述悬挂支撑组件的所述铰接轴所在的直线为波浪的行进方向时，减小两个悬挂支撑组件在所述铰接轴处的夹角以应对较大的波浪，增大两个悬挂支撑组件在所述铰接轴处的夹角以从较小的波浪获取足够的机械能。

5、进一步的，所述浮台支架包括连接块、下连杆、上连杆、立柱、浮球体、固定杆和支撑圆轨；所述上连杆通过连接块首尾连接构成上六边形结构，所述下连杆通过连接块首尾连接构成与所述上六边形结构平行的下六边形结构，上六边形结构的连接块与下六边形结构的连接块之间通过立柱连接，所述立柱上穿设有浮球体，所述浮球体通过固定杆与连接块连接；所述上六边形结构的连接块上设置有环形的支撑圆轨，所述下六边形结构的连接块上同样设置有环形的支撑圆轨，所述上部和下部的支撑圆轨上滑动设置有滑动座。

6、进一步的，所述剪叉驱动组件包括第一剪叉臂、第二剪叉臂、铰接轴、驱动缸和避让部；所述第一剪叉臂、第二剪叉臂的中部通过铰接轴可转动的连接，所述驱动缸的活动端与第一剪叉臂铰接，驱动缸的基座端与第二剪叉臂铰接；所述第一剪叉臂的两端分别通过滑动座滑动支撑在浮台支架的支撑圆轨上，所述第二剪叉臂的两端分别通过滑动座滑动支撑在浮台支架的支撑圆轨上；所述第一剪叉臂、第二剪叉臂上设置有避让部，在所述第一剪叉臂、第二剪叉臂在浮台支架的内部转动时，所述浮台支架的下连杆、上连杆能够通过所述避让部。

7、进一步的，所述滑动座包括基座、环向滑块、铰接座、转动支座、直线滑块、直线电机和直线驱动齿轮；设置于所述基座上部的环向滑块套接在上部的支撑圆轨上，设置于所述基座下部的环向滑块套接在下部的支撑圆轨上，所述基座与第一剪叉臂或第二剪叉臂固定连接；所述基座上设置有铰接座，所述转动支座的两端设置于铰接座上，所述转动支座通过两侧的直线滑块与悬挂支撑组件滑动连接；所述转动支座上设置有直线电机，通过直线电机输出端的直线驱动齿轮驱动悬挂支撑组件直线运动。

8、进一步的，所述悬挂支撑组件包括悬挂架、直线导轨、齿条和轮座，所述悬挂架的上下两端设置有直线导轨，所述直线导轨的一旁平行设置有齿条，所述直线导轨与转动支座上的直线滑块滑动配合，所述齿条与直线驱动齿轮啮合。

9、进一步的，所述摆动浮体包括漂浮体、连接槽、轮毂架和轮轴，所述漂浮体的截面为水滴状，漂浮体上设置有连接槽，所述悬挂架上的轮座伸入所述连接槽；所述轮座上设置有轮轴，所述轮轴通过轮毂架与漂浮体连接，所述漂浮体内部的腔体中设置有传动组件；所述传动组件包括设置于轮轴上的棘轮组，所述轮座上还设置有与棘轮组啮合的换向传动齿轮组，联动轴上的联动输入齿轮分别与棘轮组和换向传动齿轮组啮合，联动轴上的输出锥齿轮与压缩组件的输入锥齿轮啮合；所述漂浮体摆动时带动轮轴正向/反向转动，所述轮轴通过棘轮组驱动联动输入齿轮或者所述轮轴通过棘轮组和换向传动齿轮组驱动联动输入齿轮，进而通过输入锥齿轮带动压缩组件运转。

10、进一步的，所述棘轮组包括第一棘轮、第二棘轮、第一支撑盘、第二支撑盘、第一输出齿轮、第二输出齿轮和棘爪；所述轮轴通过键槽与第一棘轮、第二棘轮连接，所述第一支撑盘、第二支撑盘可转动的套设在轮轴上，所述第一支撑盘、第二支撑盘通过棘爪分别与第一棘轮、第二棘轮啮合，所述棘爪与所述第一棘轮的啮合方向同与所述第二棘轮的啮合方向相反；所述所述第一支撑盘上固定设置有第一输出齿轮，所述第二支撑盘上固定设置有第二输出齿轮；所述换向传动齿轮组包括同步轴，以及固定设置在所述同步轴上能够同步转动的换向输出齿轮和换向输入齿轮；所述第一输出齿轮与换向输入齿轮啮合，所述换向输出齿轮与联动输入齿轮的一侧啮合，所述第二输出齿轮与联动输入齿轮的另一侧啮合。

11、进一步的，所述压缩组件包括曲轴、活塞、进气阀、出气阀、进气口和出气口；所述输入锥齿轮设置于曲轴上，所述曲轴上设置有活塞，所述活塞在活塞腔中往复移动，所述进气口通过进气阀与所述活塞腔连通，所述出气口通过出气阀与所述活塞腔连通，所述进气口与浮台支架上的制氢设备连接，所述出气口与储氢罐连接。

12、一种海上浮台的制氢压缩方法，采用上述的机械能压缩制氢海上浮台，包括以下步骤：

13、步骤a，根据波浪的大小控制驱动缸启动，通过第一剪叉臂、第二剪叉臂改变滑动座在浮台支架上的位置，同时启动滑动座上的直线电机运转，进而改变悬挂支撑组件迎向波浪的夹角；

14、步骤b，波浪带动摆动浮体的漂浮体上下摆动时，所述漂浮体上升摆动带动轮轴正向转动，通过第二棘轮带动第二输出齿轮以驱动联动输入齿轮朝第一方向转动；

15、步骤c，所述漂浮体下降摆动带动轮轴反向转动，通过第一棘轮带动第一输出齿轮、换向输出齿轮、换向输入齿轮以驱动联动输入齿轮朝所述第一方向转动；

16、步骤d，所述输出锥齿轮持续的朝向第一方向转动以带动压缩组件将制氢设备产生的氢气压缩并储存入储氢罐中。

17、与现有技术相比，本发明提供了一种机械能压缩制氢海上浮台及制氢压缩方法，具备以下有益效果：

18、1.本发明的海上浮台能够将制氢设备产生的氢气进行压缩存储，提高了设备应用的灵活性，降低了设备的维护频率，相比于通过电机驱动压缩机来压缩氢气，本发明通过波浪的机械能够直接驱动压缩机，能量转换比更高，相应的设备的适用范围更广，可以不需要提供额外的电源向压缩机供电，能源的利用率更高。

19、2.本发明的压缩组件采用活塞配合进气阀、出气阀进行压缩，能够适应低速运转的工况，配合摆动浮体和传动组件输入的机械能，能够将制氢设备产生的氢气压缩并储存入储氢罐中。

20、3.本发明的悬挂支撑组件成v形结构，能够将v形结构的尖角迎向波浪，通过调节悬挂支撑组件的夹角能够改变摆动浮体的漂浮体被波浪的冲击角度，从而能够适配不同强度的波浪，保证传动组件输出动力的稳定。