用于生成、收集和分配氢气的装置、系统和方法与流程

本公开总体上涉及用于氢气产生、收集和分配的系统和方法，所述氢气产生、收集和分配可用于生产作为最终产物的电。更具体地，本公开涉及使用各种水中技术部署水电能源系统，以实现用于产生、收集和分配氢气的稳健系统。

背景技术：

1、简介

2、本文中所使用的章节标题仅用于组织目的，不应当被解释为以任何方式限制所描述的主题。

3、今天，全世界越来越关注利用可再生能源，减少对碳基能源生产的依赖。多种能源生产技术已经开发出来，致力于减少对化石燃料的依赖，包括但不限于，例如，从流体流(例如风流或水流)转换发电。这种能源转换系统通常依赖涡轮机，其中，叶片与流体流(例如来自风或水)相互作用，引起转子的旋转，该转子使发电机旋转以产生电力。

4、在水电能源系统中，水电涡轮机用于从运动的水体(例如河流、海洋或其他水流源)或者其他流体源的流进行发电。例如，潮汐发电利用潮汐流所引起的水的流动或者潮汐引起的海平面的上升和下降。当水位上升然后下降，产生水流或者流体流。例如，来自河流的单向流动也形成可以用来发电的水流。

5、除了产生用于分配到电网的电力以外，可再生能源，包括但并不限于流体流能量转换系统，可用于通过使用由那些系统产生的电力为电解设备(电解槽)供电来生产氢气。通过电解法产生的氢气可以贮存，并用作非碳基形式的燃料。电解被广泛认为是有效的生产氢气的方法。例如，使用现行的技术，已经发现电解以约75％的效率产生氢气。因此，为了生产保持约39.4kwh能量的一千克纯氢燃料，需要约52.5kwh的电。通过使电解效率提高到大约95％，产生一千克氢燃料仅需要约41.5kwh的电。为了提高电解效率，本公开的实施方式考虑例如使用高温电解槽。

6、因为其依赖于大型水体和与大型水体协同定位，水电能源系统尤其适于电解制氢。但是在实施这样的技术以实现成本效率的实用的可靠的氢气生产、收集和分配时存在许多挑战。例如，通常在水环境中以及在离海岸相对较远的环境中部署水电能源系统提出了挑战，部署、包括但并不限于保护设备免受恶劣环境条件的影响、进出系统部署地点、从部署地点收集氢气、和/或氢气分配到可能太远离收集地点而不能进行直接分配的地方。

7、因此，需要研制对付上述挑战的能使用可再生能源例如水能源系统生产、收集和分配氢气的装置、系统和方法，所述装置、系统和方法具有成本效率、实用、可靠，可获得较低的电力成本。

技术实现思路

1、综述

2、本公开的示例性实施方式可以展示一个或多个上述期望的特征。根据下面的描述，其它特征和/或优点将变得显而易见。

3、另外的目的和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将通过所述描述变得明显，或者可以通过实践本教导而学习到。借助于在所附权利要求中特别指出的元件和组合，可以实现和获得本公开的至少一些目的和优点。

4、根据本公开的一种实施方式，提供一种用于产生氢气的方法。所述方法包括从部署在海上地点的水下的水电涡轮机产生交流电流。所述方法也包括使交流电流转换成直流电流，以及将直流电流应用于定位在水电涡轮机的海上地点的水上的电解槽。所述方法还包括由电解槽生成氢气。

5、根据本公开的另一种实施方式，提供从海上地点生成、收集和分配氢气的系统。所述系统包括一个平台，其布置在水体海上地点，支持海上地点的水上设备。所述系统也包括一个由平台支承的电解槽。所述系统还包括一个或多个自主表面能量收集船舶，其由输送电能的线缆连接于平台。一个以上的自主表面能量收集船舶中每个都包括一个电能产生系统，其产生通过线缆向电解槽输送的电能，其中，电解槽构型成从电能产生氢气。

6、根据本公开另一种实施方式，提供使海洋船舶连接于锚泊结构件的系统。所述系统包括一个安装在海洋船舶上的第一连接装置。所述第一连接装置包括一个互锁系统的第一部分。所述系统也包括一个安装在锚固结构上的第二连接装置。所述第二连接装置包括互锁系统的第二部分。互锁系统的第二部分构型成与互锁系统的第一部分接合，确保海洋船舶固定于锚泊结构件，而无需任何人工干预。

7、根据本公开另一种实施方式，提供使海洋船舶连接于锚泊结构件的方法。所述方法包括使海洋船舶自主导航到锚泊结构件。所述方法也包括使海洋船舶上的第一连接装置连接于锚泊结构件上的第二连接装置。所述方法也包括在第一和第二连接装置之间交换位置数据。所述方法还包括使第一连接装置上互锁系统的第一部分与第二连接装置上互锁系统的第二部分接合，确保海洋船舶固定于锚泊结构件，而无需任何人工干预。

8、显然，前述一般说明和后续详细说明仅为示例性说明，不限制本公开和权利要求书，包括等同专利在内。显然，广义上说，本公开和权利要求书可实施成不具有这些示例性实施方式和实施方式的一个或多个特征。例如，本领域普通技术人员应当理解，与氢气生产、收集和分配相关的后续详细说明仅为示例性的，提出的装置、系统和方法可具有许多组件，利用许多半潜式平台、水电能源系统、自主表面能量收集船舶、船舶(例如液货运输船)以及陆上运输工具，产生、收集和分配氢气，用作再生能源。

技术特征：

1.一种用于产生氢气的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，产生氢气包括从水中释放氢气。

3.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括通过低温过程液化所述氢气。

4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括在所述水电涡轮机的所述海上地点收集液态的所述氢气。

5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括将收集的所述液态氢气分配到一个或多个陆上地点。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，分配所收集的所述液态氢气包括通过一个或多个低温储运船装运所收集的液态氢气。

7.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：

8.一种产生和分配氢气的方法，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述平台具有半潜式平台。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述平台具有自主表面船舶。

12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括可拆卸地使所述自主表面船舶连接于停泊的表面浮标，所述停泊的表面浮标被锚泊在所述海上地点。

13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括使所述自主表面船舶与所述停泊的表面浮标脱开并且使所述自主表面船舶移动到所述停泊的表面浮标的海上地点以外的位置。

14.根据权利要求8所述的方法，其中，使所述一个或多个自主表面能量收集船舶与所述平台连接包括使多个自主表面能量收集船舶连接于所述平台。

15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括使所述多个自主表面能量收集船舶彼此连接成链。

16.根据权利要求8所述的方法，其中，所述电能产生系统具有水电涡轮机、风力涡轮机、或者太阳能板中的至少一个。

17.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括使一个或多个所述自主表面能量收集船舶脱离所述平台并且使所述一个或多个自主表面能量收集船舶移动到所述平台的所述海上地点以外的一位置。

18.从海上地点产生、收集和分配氢气的系统，所述系统具有：

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述一个或多个自主表面能量收集船舶具有多个自主表面能量收集船舶，所述多个自主表面能量收集船舶构型成彼此连接成自主表面能量收集船舶连接在一起的链。

20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述电能产生系统具有水电涡轮机、风力涡轮机、或者太阳能板中的至少一个。

21.根据权利要求18所述的系统，所述系统还具有由所述平台承载的低温气体液化系统，所述低温气体液化系统构型成液化所述氢气。

22.根据权利要求21所述的系统，所述系统还具有由所述平台承载的储罐，所述储罐构型成收集液态的所述氢气。

23.根据权利要求22所述的系统，所述系统还具有低温储运船，所述低温储运船构型成将所述储罐从所述平台运输到陆上地点。

24.根据权利要求18所述的系统，其中，所述平台具有半潜式平台。

25.根据权利要求18所述的系统，其中，所述平台具有自主表面船舶。

26.根据权利要求25所述的系统，所述系统还具有停泊的表面浮标，所述停泊的表面浮标构型成锚泊在所述海上地点并与所述自主表面船舶连接。

27.使海洋船舶自主连接于锚泊结构件的系统，其中，所述系统具有：

28.根据权利要求27所述的系统，其中，所述海洋船舶是自主表面船舶。

29.根据权利要求27所述的系统，其中，所述锚泊结构件是停泊的海洋表面浮标。

30.根据权利要求29所述的系统，其中，所述停泊的海洋表面浮标是海军海洋气象自动装置(nomad)、铁饼、或者沿海浮标。

31.根据权利要求27所述的系统，其中，所述互锁系统具有机械互锁系统，所述机械互锁系统的第一部分具有2-轴线的铰接连接支柱，所述机械互锁系统的第二部分具有2-轴线的铰接插座。

32.根据权利要求31所述的系统，其中，所述第一连接装置和第二连接装置每个都具有机械操作机构，所述机械操作机构构型成控制所述铰接连接支柱和所述铰接插座的相应的高度角和方位角。

33.根据权利要求32所述的系统，其中，所述第一连接装置和第二连接装置每个都具有位置传感器。

34.根据权利要求33所述的系统，其中，所述第一连接装置和第二连接装置每个都具有各自的处理器，每个处理器构型成从所述位置传感器接收信号并且根据所述信号向所述海洋船舶提供速度和方向引导。

35.根据权利要求34所述的系统，其中，所述第一连接装置和第二连接装置每个都具有短程无线电收发器，每个无线电收发器构型成向所述机械操作机构传输来自所述位置传感器的数据和来自所述处理器的指令。

36.根据权利要求35所述的系统，其中，所述第二连接装置具有蓄电装置，所述蓄电装置包括蓄电池、太阳能板、风力涡轮发电机、和/或水电涡轮发电机。

37.根据权利要求27所述的系统，其中，所述海洋船舶构型成承载和部署一个或多个水电涡轮机。

38.根据权利要求27所述的系统，其中，所述海洋船舶构型成承载电解槽。

39.海洋船舶自主连接于锚泊结构件的方法，所述方法包括：

40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述海洋船舶自主导航到所述锚泊结构件，包括使所述海洋船舶自主导航到停泊的海洋表面浮标。

41.根据权利要求39所述的方法，其中，所述第一连接装置与第二连接装置连接，包括在所述第一连接装置和第二连接装置之间建立短程无线电联络。

42.根据权利要求39所述的方法，其中，在第一和第二连接装置之间交换位置数据，包括监测所述海洋船舶的靠近速度、距离和方向。

43.根据权利要求39所述的方法，其中，所述互锁系统的第一部分与所述互锁系统的第二部分接合，包括使所述第一连接装置上的连接支柱与所述第二连接装置上的插座相接合。

44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述连接支柱与所述插座接合，包括使在所述连接支柱的端部的柱塞插入在所述插座中的弹簧加载闩锁机构中。

45.根据权利要求39所述的方法，其中，所述海洋船舶构型成承载和部署一个或多个水电涡轮机。

46.根据权利要求39所述的方法，其中，所述海洋船舶构型成承载电解槽。

技术总结根据本公开的一种实施方式，提供一种制氢方法。所述方法包括从布置在海上一个地点水下的水电涡轮机产生交流电流。所述方法也包括使交流电流转换成直流电流，以及将直流电流应用于定位在水电涡轮机海上布置地点的水上的电解槽。所述方法还包括由电解槽生成氢气。技术研发人员：D·E·鲍尔三世,M·E·惠伦受保护的技术使用者：海洋能源公司技术研发日：技术公布日：2024/4/24