[发明专利]基于光解水制氢技术的月球基地能源供应及应用系统

权利要求书

1.一种基于光解水制氢技术的月球基地能源供应及应用系统，其特征在于：

包括太阳能光伏发电单元(2)、电源管理单元(3)、水贮箱(1)、光解水单元(4)、氢氧存储单元(7)、氢氧-水转换单元(5)、状态监测单元(6)、化学推进单元(8)、环控生保单元(9)及负载(10)；

所述太阳能光伏发电单元(2)的电能输出端接电源管理单元(3)的电能输入端；

所述光解水单元(4)包括电解池(20)、质子交换膜(21)、产氢电极(18)、产氧电极(19)和聚光器(17)；所述质子交换膜(21)设置在电解池(20)内，并将电解池(20)左右分隔为产氢室(22)和产氧室(23)；所述产氧室(23)的进水口接水贮箱(1)的出水口；所述产氢电极(18)和产氧电极(19)分别设置在产氢室(22)和产氧室(23)内；所述聚光器(17)设置在产氧室(23)上方，用于收集太阳光；

所述氢氧存储单元(7)包括氢气水汽分离器(24)、氢贮箱(28)、氧气水汽分离器(25)和氧贮箱(29)；所述光解水单元(4)的产氢室(22)出气口接氢气水汽分离器(24)的进气口，氢气水汽分离器(24)的出气口接氢贮箱(28)的进气口，氢气水汽分离器(24)的出水口接水贮箱(1)的进水口；所述光解水单元(4)的产氧室(23)出气口接氧气水汽分离器(25)的进气口，氧气水汽分离器(25)的出气口接氧贮箱(29)的进气口，氧气水汽分离器(25)的出水口接水贮箱(1)的进水口；

所述氢氧-水转换单元(5)为分体式的氢氧燃料电池和电解水装置，或者一体式可再生燃料电池；

所述氢氧燃料电池的氢气进口接氢贮箱(28)的出气口，其氧气进口接氧贮箱(29)的出气口，其出水口接水贮箱(1)的进水口，其电能输出端接电源管理单元(3)的电能输入端；所述电解水装置的电能输入端接电源管理单元(3)的电能输出端，其进水口接水贮箱(1)的出水口，其氢气出口接氢贮箱(28)的进气口，其氧气出口接氧贮箱(29)的进气口；

所述一体式可再生燃料电池的氢气进出口与氢贮箱(28)连接，其氧气进出口与氧贮箱(29)连接，其进出水口与水贮箱(1)连接，其电能输入输出端与电源管理单元(3)连接；

所述化学推进单元(8)以氢氧为燃料提供动力，其氢气进口接氢贮箱(28)的出气口，其氧气进口接氧贮箱(29)的出气口，其电能输入端接电源管理单元(3)的电能输出端；

所述环控生保单元(9)用于对月球基地生存环境进行控制和保障，其氧气进口接氧贮箱(29)的出气口，其电能输入端接电源管理单元(3)的电能输出端，其出水口接水贮箱(1)的进水口；

所述负载(10)的电能输入端接电源管理单元(3)的电能输出端；

所述状态监测单元(6)用于对太阳能光伏发电单元(2)、水贮箱(1)、氢氧存储单元(7)、环控生保单元(9)、化学推进单元(8)以及负载(10)的工作状态进行监测，并将用电需求反馈给电源管理单元(3)；

所述电源管理单元(3)根据状态监测单元(6)反馈的用电需求进行供电。

2.根据权利要求1所述的基于光解水制氢技术的月球基地能源供应及应用系统，其特征在于：

所述氢氧存储单元(7)还包括氢增压泵(26)和氧增压泵(27)；所述氢增压泵(26)的进气口接氢气水汽分离器(24)的出气口，其出气口接氢贮箱(28)的进气口；所述氧增压泵(27)的进气口接氧气水汽分离器(25)的出气口，其出气口接氧贮箱(29)的进气口。

3.根据权利要求1或2所述的基于光解水制氢技术的月球基地能源供应及应用系统，其特征在于：

所述太阳能光伏发电单元(2)包括太阳能电池板(13)、太阳能控制器(14)、蓄电池(15)和逆变器(16)；所述太阳能电池板(13)将太阳能直接转换成电能，并通过太阳能控制器(14)将一部分电能储存在蓄电池(15)内；所述逆变器(16)将太阳能电池板(13)和蓄电池(15)提供的低压直流电逆变成220伏交流电后，向外输出电能。

4.根据权利要求3所述的基于光解水制氢技术的月球基地能源供应及应用系统，其特征在于：

所述产氧电极(19)由自偏压PN结和半导体光阳极耦合串联而成。

5.根据权利要求4所述的基于光解水制氢技术的月球基地能源供应及应用系统，其特征在于：

所述的氢贮箱(28)和氧贮箱(29)的额定存储压力为2MPa-8MPa。