[发明专利]一种利用海洋摇摆条件降低电解水能耗的装置

说明书

技术领域

本发明涉及电解制氢的工程技术领域，具体是一种电解制氢的工程技术领域。

背景技术

清洁可再生能源供应指在能源的生产和消费过程中，保持环境友好，排放小，污染少，同时要求能源利用形式本身具有高效、系统化的应用技术体系。

目前可以归类为清洁可再生能源的有多种，主要包括风能、水能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和氢能等二次能源。其中大多数清洁可再生能源供应都具有地域性、时域性和间歇性等缺点。所以对于发展清洁可再生能源供应体系，需要一种作为媒介作用的二次能源形式作为载体。氢能以其独有的诸多优良特性，被认为是二十一世纪最具有潜力的清洁能源供应方式。

水电解制氢是目前制取高纯度氢的最简单的方法，与一次可再生能源应用的结合，电解水制氢容易实现大规模应用，且制氢过程对环境无污染，几乎可以做到零排放。

但是在实际工业应用中，电解制氢需的耗能是其最大的问题，需要通过技术手段降低电解水制氢的耗能，能够使得电解制氢的运用更加的实际可行。因此，摇摆条件对电极的影响是我们首先考虑的方向。

在海洋摇摆条件下的电解制氢的过程中，海洋摇摆产生一种规律性的运动，这个周期性运动的能量的产生是由海浪造成的，其中的能量并没有进行充分运用。

而在海洋摇摆条件下电解制氢的过程中，当电解槽和电极都处于固定阶段的时候，会因为摇摆造成一定的电解液运动，并在电极表面形成回流或者紊流，这些不稳定流动的存在都会对电极表面的气泡生成造成影响，并刺激其脱落。更重要的是，在这个过程中并没有将海浪传递给电解装置的能量更好的利用。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中，没有处理好海浪给电解过程造成的不利影响、没有利用好海浪传递给电解装置的能量等问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种利用海洋摇摆条件降低电解水能耗的装置，其特征在于：包括接受物、限制轨道、轻杆、铰接点、电极、弹簧、PEM膜和导流管。

所述限制轨道为一段弧形轨道，所述弧形的弧度范围是0～30°。所述接受物是与限制轨道相匹配的物体，所述接受物在限制轨道上自由滑动。

所述限制轨道的表面上加入高强度防护层和机油。

所述接受物连接在轻杆的右端。所述轻杆的重心位置上设有铰接点。所述铰接点为轻杆的支点，所述支点位置不变，所述轻杆相对于支点上下摆动。

所述轻杆与弹簧的中间位置焊接在一起，所述轻杆上相连处为铰接点和接受物之间的中点位置。所述弹簧垂直于轻杆，所述弹簧的两端被固定。

所述轻杆的左端与导流管的上端固定相连。所述导流管包括氧气导流管和氢气导流管，所述氧气导流管和氢气导流管相互平行且对称。

所述导流管的下端与电极相连，所述电极包括阳极和阴极。所述氧气导流管的下端与阳极相连，所述氢气导流管的下端与阴极相连。

所述导流管的下端处于电解液环境中，所述导流管的上端处于空气环境中。

所述PEM膜构成连接在一起的密闭腔室Ⅰ和腔室Ⅱ。所述腔室Ⅰ内包括阳极、氧气导流管的下端管口和电解液，所述腔室Ⅱ内包括阴极、氢气导流管的下端管口和电解液。

在起始位置时，所述接受物位于限制轨道的中点处，所述限制轨道关于轻杆对称，所述轻杆平行于电解槽底面，所述弹簧不受力。

进一步，所述接受物在限制轨道中接受海浪的惯性力产生运动，与接受物相连的轻杆绕铰接点转动，带动导流管和电极转动，所述电极产生相位运动。运动过程中弹簧限制轻杆的位移。

进一步，与所述轻杆相连的物体除弹簧外，还包括海绵、盛装有液体的容器或磁铁。

进一步，所述轻杆为中空或镂空结构，所述轻杆的材质坚硬且重量轻，所述轻杆内部安装导气管或导线。所述轻杆的表面覆盖涂装的特氟龙的绝缘漆。

进一步，所述PEM膜构成连接在一起的密闭腔室Ⅰ和腔室Ⅱ内部的电解液和电解槽中的电解液相互流通，所述腔室Ⅰ和腔室Ⅱ内部的气体不能流通。

进一步，所述PEM膜构成的密闭腔室Ⅰ和腔室Ⅱ内部安装有支撑骨架，所述骨架的材质为轻质防腐蚀塑料或金属。

进一步，所述装置中采用的材料均通过绝缘处理、防水锈蚀处理和防腐蚀处理。

进一步，在摆动条件下，所述轻杆的位置相对于初始位置的夹角范围为0～30°。

值得说明的是，所述装置所使用的材料连接之间保持润滑，所述弹簧保持稳定并且无轴向位移，弹簧的长度应控制在能够限制轻杆的位移的范围内。所述装置中的接受物和限制轨道可以替换成齿轮、凹槽、齿轮、弹簧、连杆机构或曲柄滑杆机构。