[发明专利]一种小型太阳能光伏电解水制氢实验装置及工作方法

说明书

本发明公开了一种小型太阳能光伏电解水制氢实验装置，包括设备框架，设备框架的顶部设置有推力轴承，推力轴承的内部设置有旋转平台，推力轴承的顶部设置有支撑架，支撑架为“L”型结构，支撑架的竖直部的活动端转动连接有连接杆，连接杆的活动端设置有太阳能光伏电池板，支撑架的水平部的中部设置有倾斜的驱动机构，驱动机构的输出端与太阳能光伏电池板连接；设备框架的架体内部设置有蓄电池、功率跟踪控制器、太阳跟踪控制器、洗气装置、电解池和DC‑DC电源转换模块。本发明提供的装置可以完全实现太阳能光伏分解水制氢的功能，系统中光伏太阳能电池板可以跟踪太阳运行，从而可以缓解太阳能光伏电池板输入波动问题。

技术领域

本发明属于太阳能制氢技术领域，具体涉及一种小型太阳能光伏电解水制氢实验装置及工作方法。

背景技术

我国正加速能源清洁化转型进程，为实现规模化低碳甚至无碳能源，回归地球生态平衡，我国提出“碳达峰”、“碳中和”目标，即二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。太阳能是最具发展潜力的可再生能源之一，而太阳能固有的时空分布不均匀性也导致了其在并网过程中存在一些实际问题，难以承担发电基本负荷，因而产生“弃光”的问题，而配置储能系统是解决当前大规模弃光问题的有效手段。氢能以其来源丰富、清洁无污染、可再生、可存储、运输方便、用途广泛等优势，成为备受瞩目的可再生能源，同时也为大规模储能提供了一种新的思路。太阳能制氢储能技术是一种有效的太阳能储能技术之一。利用太阳能制氢的方法众多，如太阳能光伏电解水制氢、太阳能光电化学或光催化分解水制氢、太阳能热化学分解水及生物质制氢与光生物制氢等。其中，太阳能光伏电解水制氢技术具有技术成熟、能量转化效率高等优势，被认为是最具规模化应用潜力的方式之一。

太阳能光伏电解水制氢技术的基本原理是将太阳能光伏阵列发出电能，再用这部分电能驱动电解水槽制氢。尽管其基本原理较为简单，但是这种制氢技术在规模化应用方面还存在一些难点，其中一个难点在于太阳能输出受时间和天气等因素影响较大，导致光伏板的工作特性曲线一直处于波动状态，在实际应用中会导致产气不连续不稳定的问题；而电解水槽作为系统产氢的核心部件，其负荷调整能力较差，难以实时根据太阳能光伏组件的工作特性进行调节。因而如何在运行中实现太阳能光伏组件与电解槽之间的高效匹配是该技术规模化应用的关键。目前该技术正处于科研攻关阶段，尚未有较成熟的解决方案，需要进行大量实验研究。但目前尚未有相应的实验装置可以支持这方面的研究工作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种小型太阳能光伏电解水制氢实验装置及工作方法。

本发明的第一个目的是提供一种小型太阳能光伏电解水制氢实验装置，包括设备框架，设备框架的顶部设置有推力轴承，推力轴承的内部设置有旋转平台，推力轴承的顶部设置有支撑架，支撑架为“L”型结构，支撑架的竖直部的活动端转动连接有连接杆，连接杆的活动端设置有太阳能光伏电池板，支撑架的水平部的中部设置有倾斜的驱动机构，驱动机构的输出端与连接杆的底部铰接；

所述设备框架的架体内部设置有蓄电池、功率跟踪控制器、太阳跟踪控制器、洗气装置、电解池和DC-DC电源转换模块，所述太阳跟踪控制器与旋转平台、驱动机构电性连接，电解池通过DC-DC电源转换模块与功率跟踪控制器的负载端连接，太阳跟踪控制器与功率跟踪控制器的负载端直接连接，洗气装置与电解池的出气口连接，太阳能光伏电池板、太阳跟踪控制器、电解池、蓄电池均与功率跟踪控制器连接。

优选的，所述太阳能光伏电池板的正面平行设置有太阳感光头和九轴陀螺仪，太阳感光头和九轴陀螺仪均与太阳自动跟踪控制器电性连接。

优选的，所述旋转平台的下方设置有两个限位开关，且两个限位开关均与设备框架的顶板固接。

优选的，所述电解池为碱性阴离子交换膜电解池。