本公開涉及一種制氫裝置，更具體地涉及一種一體化的光伏制氫裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注清潔能源。氫能作為一種清潔能源，在應(yīng)對(duì)全球氣候變化中有著巨大作用。目前，制氫的方法主要有煤氣化制氫、天然氣制氫、水電解制氫等。其中，水電解制氫是在直流電的作用下使水分子被解離生成氫氣和氧氣的過(guò)程。光伏發(fā)電是利用“光生伏特效應(yīng)”將光能轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電技術(shù)，作為一種清潔發(fā)電技術(shù)，將其應(yīng)用于水電解制氫能夠大幅度降低電解水制氫的用電成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)能源。如何高效、低成本實(shí)現(xiàn)光伏制氫是亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開的目的是至少解決相關(guān)技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提出了一種制氫裝置，包括：反應(yīng)室腔體，所述反應(yīng)室腔室容納電解液；光伏發(fā)電模塊，所述光伏發(fā)電模塊與所述反應(yīng)室腔體集成，能夠?qū)⑻?yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，并在所述光伏發(fā)電模塊的正極和負(fù)極之間產(chǎn)生電勢(shì)差；設(shè)置在所述反應(yīng)室腔體內(nèi)的陽(yáng)極電極，所述陽(yáng)極電極電連接到所述光伏發(fā)電模塊的正極并至少部分地浸泡在電解液中；設(shè)置在所述反應(yīng)室腔體內(nèi)的陰極電極，所述陰極電極電連接到所述光伏發(fā)電模塊的正極并至少部分地浸在電解液中；以及分別從反應(yīng)室腔體內(nèi)排出氫氣和氧氣的氫排出管道和氧排出管道。

2、根據(jù)該方案，集成設(shè)計(jì)使得該制氫裝置的結(jié)構(gòu)更加緊湊，有利于減小體積，減少接線的長(zhǎng)度。該集成結(jié)構(gòu)能夠減少光伏發(fā)電模塊在制氫過(guò)程中的電能輸送損失，提高光伏制氫效率。并且該一體式集成的結(jié)構(gòu)便于整體運(yùn)輸和安裝，使得光伏制氫工廠的搭建更為便捷、高效，節(jié)省人工成本。此外，還省去了常規(guī)光伏制氫系統(tǒng)中的匯流箱、逆變器、蓄電池等等設(shè)備，通過(guò)光伏模塊直接形成直流電進(jìn)行電解水工序，進(jìn)一步降低了光伏制氫成本。

3、根據(jù)一種實(shí)施方案，所述光伏發(fā)電模塊設(shè)置在所述反應(yīng)室腔體內(nèi)，所述反應(yīng)室腔體至少部分透明使得所述光伏發(fā)電模塊能夠受到太陽(yáng)光照射。將光伏發(fā)電模塊內(nèi)置與反應(yīng)室腔體進(jìn)一步提高了制氫裝置的結(jié)構(gòu)緊湊性，并且使得光伏發(fā)電模塊免受外部環(huán)境影響，增加了光伏發(fā)電模塊的使用壽命和工作的穩(wěn)定性。

4、根據(jù)一種實(shí)施方案，所述電解液為水性電解液。水性電解液常見(jiàn)、易于獲得，有利于降低制氫成本。

5、根據(jù)一種實(shí)施方案，在所述電解液的液面上方在所述反應(yīng)室腔體內(nèi)形成收集空間，且還包括隔離板，所述隔離板將所述收集空間分隔成分別與氫排出管道和氧排出管道連通的第一空間和第二空間。收集空間為氫氣和氧氣提供各自的臨時(shí)存儲(chǔ)空間，能夠增加收集的氫氣和氧氣的純度；并將液體與氣體排出管道隔開，有利于防止液體流入氣體排出管道。

6、根據(jù)一種實(shí)施方案，所述光伏發(fā)電模塊至少部分地浸在所述電解液中。電解液能夠?yàn)楣夥l(fā)電模塊降溫，防止光伏發(fā)電模塊由于溫度過(guò)高而影響發(fā)電的效率和工作穩(wěn)定性。

7、根據(jù)一種實(shí)施方案，所述光伏發(fā)電模塊為晶硅電池組件、鈣鈦礦電池組件、鈣鈦礦疊層電池組件、碲化鎘電池組件、砷化鎵電池組件、銅銦鎵硒電池組件中的一種或多種的組合。

8、根據(jù)一種實(shí)施方案，所述光伏發(fā)電模塊的正極與負(fù)極之間的電勢(shì)差大于1.23v。

9、根據(jù)一種實(shí)施方案，所述光伏發(fā)電模塊的正極與負(fù)極之間的電勢(shì)差大于1.6v。

10、根據(jù)一種實(shí)施方案，所述水性電解液為氫氧化鈉水溶液、硫酸鈉水溶液、硫酸水溶液、鋰鹽水溶液、氫氧化鉀水溶液中的一種。

11、根據(jù)一種實(shí)施方案，所述陽(yáng)極電極和/或所述陰極電極是光催化電極，并且所述反應(yīng)室腔體至少部分透明使得光催化電極能夠受到太陽(yáng)光照射。該方案可進(jìn)一步增加太陽(yáng)光的利用率，并因而提高制氫的效率。

12、根據(jù)一種實(shí)施方案，所述陽(yáng)極電極和/或所述陰極電極是惰性電極。惰性電極常見(jiàn)、易獲得，有利于降低制造成本。

13、根據(jù)一種實(shí)施方案，所述氫排出管道和/或所述氧排出管道上設(shè)置有檢測(cè)器，以便實(shí)時(shí)監(jiān)控制氫反應(yīng)是否正常進(jìn)行。

14、根據(jù)一種實(shí)施方案，所述反應(yīng)室腔體可旋轉(zhuǎn)，以將所述光伏發(fā)電模塊取向成朝向太陽(yáng)，使得光伏發(fā)電模塊能夠總是獲得最大的陽(yáng)光照射，進(jìn)而提高發(fā)電效率，提高制氫效率。

15、根據(jù)一種實(shí)施方案，還包括氣體收集系統(tǒng)，所述氣體收集系統(tǒng)包括連接到所述氧排出管道的氧氣收集設(shè)備和/或連接到所述氫排出管道的所述第二空間中氫氣收集設(shè)備。便于氧氣和氫氣的分別收集，以用于后續(xù)處理。

16、根據(jù)一種實(shí)施方案，所述氫排出管道和/或所述氧排出管道上設(shè)置有氣體止回閥。使氣體只能從反應(yīng)室腔體單向流動(dòng)至氧氣收集設(shè)備和氫氣收集設(shè)備，提高了氣體的收集效率。

17、根據(jù)一種實(shí)施方案，所述氣體收集系統(tǒng)中設(shè)置有氣體/水分離設(shè)備，可進(jìn)一步增加氣體的制備純度。

18、根據(jù)一種實(shí)施方案，所述隔離板為透明隔離板，有利于增加太陽(yáng)光的接收量，進(jìn)而增加制氫效率。

19、根據(jù)一種實(shí)施方案，還包括電解液循環(huán)系統(tǒng)，以循環(huán)所述反應(yīng)室腔體內(nèi)的電解液。使得反應(yīng)室腔體內(nèi)的電解液能夠不斷補(bǔ)充，防止過(guò)渡消耗或全部消耗的情況進(jìn)而影響制氫的穩(wěn)定性。

20、一種制氫系統(tǒng)，包括：多個(gè)如上述內(nèi)容中任一項(xiàng)所述的制氫裝置；以及氫氣收集裝置和氧氣收集裝置，所述多個(gè)制氫裝置的氫排出管道和氧排出管道分別并聯(lián)連接并連接到所述氫氣收集裝置和所述氧氣收集裝置。多個(gè)制氫裝置并聯(lián)可增加制氫的總效率，共用氫氣收集裝置和氧氣收集裝置降低設(shè)備成本。

21、根據(jù)一種實(shí)施方案，在所述至少一個(gè)制氫裝置的氧排出管道和氫排出管道上分別設(shè)置有止回閥。防止氣體在不同的制氫裝置間來(lái)回流動(dòng)，利于增加5氣體的收集。

技術(shù)特征：

1.一種制氫裝置，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制氫裝置，其中，所述光伏發(fā)電模塊設(shè)置在所述反應(yīng)室腔體內(nèi)，所述反應(yīng)室腔體至少部分透明使得所述光伏發(fā)電模塊能夠受到太陽(yáng)光照射。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制氫裝置，其中，在所述電解液的液面上方在所述反應(yīng)室腔體內(nèi)形成收集空間，且還包括隔離板，所述隔離板將所述收集空間分隔成分別與氫排出管道和氧排出管道連通的第一空間和第二空間。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制氫裝置，其中，所述光伏發(fā)電模塊至少部分地浸在所述電解液中。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的制氫裝置，其中，所述氫排出管道和/或所述氧排出管道上設(shè)置有檢測(cè)器。

6.根據(jù)權(quán)利要求3至4中任一項(xiàng)所述的制氫裝置，還包括氣體收集系統(tǒng)，所述氣體收集系統(tǒng)包括連接到所述氧排出管道的氧氣收集設(shè)備和/或連接到所述氫排出管道的所述第二空間中氫氣收集設(shè)備。

7.根據(jù)權(quán)利要求3至4中任一項(xiàng)所述的制氫裝置，其中，所述隔離板為透明隔離板。

8.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的制氫裝置，其中，還包括電解液循環(huán)系統(tǒng)，以循環(huán)所述反應(yīng)室腔體內(nèi)的電解液。

9.一種制氫系統(tǒng)，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制氫系統(tǒng)，其中，在所述至少一個(gè)制氫裝置的氧排出管道和氫排出管道上分別設(shè)置有止回閥。

技術(shù)總結(jié)
本公開提出一種制氫裝置。該制氫裝置包括：反應(yīng)室腔體，所述反應(yīng)室腔室容納電解液；光伏發(fā)電模塊，所述光伏發(fā)電模塊與所述反應(yīng)室腔體集成，能夠?qū)⑻?yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，并在所述光伏發(fā)電模塊的正極和負(fù)極之間產(chǎn)生電勢(shì)差；設(shè)置在所述反應(yīng)室腔體內(nèi)的陽(yáng)極電極，所述陽(yáng)極電極電連接到所述光伏發(fā)電模塊的正極并至少部分地浸泡在電解液中；設(shè)置在所述反應(yīng)室腔體內(nèi)的陰極電極，所述陰極電極電連接到所述光伏發(fā)電模塊的正極并至少部分地浸在電解液中；以及分別從反應(yīng)室腔體內(nèi)排出氫氣和氧氣的氫排出管道和氧排出管道。該制氫裝置為一體集成式光伏制氫裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、低成本光伏制氫。

技術(shù)研發(fā)人員：湯坤,陳斌,單偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：晶澳（揚(yáng)州）太陽(yáng)能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2