一种光电化学制氢设备及制氢方法与流程

本发明涉及光电化学制氢，具体为一种光电化学制氢设备及制氢方法。

背景技术：

1、光电化学制氢是一种利用光能驱动水分解反应产生氢气的技术。这个过程通常涉及到将太阳能或其他光源的能量转化为电能，然后利用电能进行水的电解，在设备内部设置阴极和阳极，电解质是将阳极和阴极分开的物质，通常是一种导电性较好的液体或固体。它可以允许离子在阳极和阴极之间传递，同时防止氢和氧气的混合。催化剂在光电化学制氢过程中发挥着关键作用，加速水分解的反应速率。常用的催化剂包括铁氧化物、钼酸盐、钴氧化物等。

2、光电化学制氢的关键之一是提高光能的利用效率。某些半导体材料的吸收范围有限，无法充分利用整个太阳光谱。如何提升光能的采集是首要考虑的问题；

3、氢气在制备后需要进行输送，输送过程的可调性至关重要，当管道出现泄漏或者需要进行加装或者维护时，结构灵活性还不够高。

技术实现思路

1、发明目的：提供一种光电化学制氢设备及制氢方法，解决上述提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种光电化学制氢设备，包括：两个为一组的设备本体，位于所述设备本体外侧、与其电性连接的电源模组，与所述设备本体连接、用以进行导流动作的管道组，设置于所述管道组远离所述设备本体的一端、用以进行气体储存动作的制氢罐组，由多个罐体组成、与所述储存罐通过管道连接的储存罐组，位于所述储存罐一侧、用以进行催化剂过滤的过滤组，设置于所述设备本体内、用以进行化学制氢动作的反应结构，与所述电源模组电性连接的光伏组件，所述电源模组与所述光伏组件配合提供光电化学制氢所需电能，电能进入所述反应结构后产生化学反应后形成氢气，氢气依次经过管道组、制氢罐组、过滤组后通过管道输送至储存罐组内完成氢气制备动作。

4、与传统的化石燃料生产氢气相比，光电化学制氢是一种更为环保的方法。它不会产生二氧化碳等有害气体，有助于减缓气候变化和改善环境质量，利用太阳能等可再生能源，在偏远地区或没有常规电力供应的地方进行氢气生产的潜力，为这些地区提供清洁能源。

5、根据本技术实施例的一个方面，所述设备本体包括：表面设置有防腐蚀涂层的壳体，设置于所述壳体长径方向的一端、与所述防护壳体通过铰链连接的防护罩体，开设于所述壳体上、用以提供散热区域的散热孔腔，位于所述壳体最上端、用以对所述壳体内部进行散热的散热风扇，设置有多个、位于所述壳体远离所述散热风扇的一端边角处的移动轮，位于所述壳体远离所述防护罩体的一端、用以提供液体导流连接区的导流管道，螺接于所述壳体下端边缘、用以提供位移定位区的组合架体，所述散热风扇和所述散热孔腔配合形成散热区域。

6、防腐蚀涂层可以保护设备的外壳不受外部环境中腐蚀性物质的影响，延长设备的使用寿命并提高耐用性。设置散热孔腔和散热风扇，有助于有效散发设备内部产生的热量，保持设备在合适的温度范围内运行，提高了设备的性能和稳定性。移动轮使设备更容易移动和定位，增加了设备的灵活性，使其更适合不同场所的使用。组合架体可能提供了额外的支撑和稳定性，使设备在运输或使用时更为可靠。防护罩体对设备内部特定部分的保护，并且能够方便地打开或关闭，便于维护和维修。

7、根据本技术实施例的一个方面，所述电源模组内部设置有光伏逆变器和蓄电池，配合所述光伏组件进行蓄电动作，所述蓄电池提供所述反应结构所需用电。

8、电源模组利用光伏逆变器将太阳能转化为电能，并通过蓄电池将其储存起来，以便在需要时提供电力给整个系统的反应结构。这种系统在可再生能源和储能方面具有潜在的可持续性和灵活性。

9、根据本技术实施例的一个方面，所述管道组包括：一端与所述设备本体密封连接的流通管道，设置于所述流通管道远离所述设备本体的一端、用以进行气体流通调节的阀门，位于所述阀门一侧、用以监测流通管道内压力的压力表，设置于所述压力表远离所述阀门的一侧、用以提供额外的检测连接区的连通阀门，设置于所述连通阀门远离所述压力表的一侧、用以提供额外的管道输出端口的换向阀门，设置于所述换向阀门远离所述连通阀门的一侧、用以进行气体输送增压的增压泵，设置于所述流通管道靠近所述设备本体的一端、用以调节气体的流量的电磁阀。

10、管道组件的模块化设计使得系统更容易维护和升级。如果需要更改或增加某个组件，可以相对容易地进行替换或升级，而不必重新设计整个系统。管道组的设计相对紧凑，占用空间较小。这对于有限空间的应用场景非常有益，例如在实验室或制造环境中。用电磁阀和其他自动化元件，使得系统操作更加方便。通过自动控制，可以实现对整个系统的智能化管理，提高了操作的便捷性和效率。

11、根据本技术实施例的一个方面，所述流通管道设置有两个，两个流通管道分别与所述设备本体连接，两个所述流通管道远离所述设备本体的一端连通，两个所述流通管道的连通端由一个管道导出，所述连通端设置有主泵体。

12、在需要同时处理两种气体、需要将两种气体混合或者在某些特定情况下需要选择性地将气体输送到不同的位置时发挥作用。主泵体的设置可以允许对两个管道中的气体进行管理和控制，从而提高系统的灵活性和可控性。

13、根据本技术实施例的一个方面，所述反应结构包括：反应设备，设置于所述反应设备一端、用以进行液体导出的导出管道，设置于所述反应设备上方、与所述反应设备卡接的盖板，位于所述反应设备侧边、至少设置有两个的循环管道，形成于所述反应设备内部、等距离设置有多个的隔板架，所述反应设备内部设置有导流腔，所述导流腔呈锥形。

14、盖板有助于密封反应设备，防止气体泄漏，并提供对反应设备内部的保护。这对于化学制氢过程中的安全性和效率至关重要。隔板架可能有助于维持反应设备内的结构稳定性，并对流体在反应设备内的分布起到一定的调节作用。这对于确保反应设备的可靠性和长期运行至关重要。在制氢过程中，锥形的导流腔可能有助于引导气体流动，优化反应区域的气体混合，提高反应效率。这对于确保催化剂充分利用并减少反应设备中非均匀性非常重要。

15、根据本技术实施例的一个方面，所述光伏组件包括：由刚性材料制成的承载底架，设置于所述承载底架上、与所述承载底架转动连接的伸缩架，固定与所述伸缩架上的伸缩组件，固定与所述伸缩架上的太阳能光伏板，所述伸缩组件的伸缩带动所述伸缩架进行伸缩动作，从而带动伸缩架上的所述太阳能光伏板进行角度变化。

16、通过伸缩架和伸缩组件的设计，可以调整太阳能光伏板的角度，使其更好地对准光源，提高能量收集效率。刚性的承载底架和牢固的结构设计有助于确保整个系统在各种环境条件下的稳定性，减少因外部因素引起的损坏或摇摆。通过对太阳能光伏板角度的自适应调整，可以更好地适应不同时间和季节的光照条件，最大程度地提高能源收集效率。

17、根据本技术实施例的一个方面，所述承载底架靠近地面的一端边角处均安装有万向轮，所述承载底架的一端安装有支撑脚栓架，支撑脚栓架设置有两个，两个所述支撑脚栓架对称设置，所述支撑脚栓架与所述承载底架转动连接，所述支撑脚栓架远离与所述承载底架连接的一端安装有限位脚栓，所述限位脚栓的安装高度可调，从而与地面接触进行位置限定。

18、通过使用万向轮，可以更容易地在地面上移动，而可调高度的限位脚栓可以适应不同地形。支撑脚栓架和限位脚栓的设计有助于确保系统在使用过程中的稳定性，即使在不平坦的地形上也能保持平衡。可调高度的限位脚栓使系统能够适应不同的地面高度和条件。

19、一种光电化学制氢设备的制氢方法，包括以下步骤，

20、s1、光伏组件接收阳光并将其转化为电能，电源模组接收由光伏组件产生的电能，通过电缆或其他电性连接将电能传输到设备本体；

21、s2、在设备本体内，反应结构内设置的光电极、电解质和催化剂，光能通过光电极促使水分解，产生氢气和氧气的化学反应；

22、s3、通过管道组，生成的氢气从设备本体中流出，进入制氢罐组；制氢罐组接收并储存产生的氢气；

23、s4、氢气通过过滤组，其中包含催化剂过滤器，以去除残留的催化剂或其他杂质；过滤组在不过滤液体时，对设备本体内的化学液体进行过滤；

24、s5、经过过滤的氢气进入储存罐组，最终被存储起来；储存罐组包括多个罐体，用于储存足够数量的氢气。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、设备包括多个安全和监控组件，如流通管道的阀门、压力表和电磁阀，确保了系统在安全压力下运行并能精确控制气体流量，伸缩架和伸缩组件使得太阳能光伏板能够调整角度以最大化光照吸收，提高能源利用效率，解决了上述提出的问题。