一种氩气循环发动机的发电制氢系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种制氢系统，尤其是涉及一种氩气循环发动机的发电制氢系统。
【背景技术】
[0002]目前公知主要的氢气制取方法有两种，一种是天然气水蒸汽重整制氢，另一种是电解水制氢，前者需要高温和一氧化碳分离设备，而后者需要强电流和水资源，而且它们在制取的过程中都需要大量的能耗。
[0003]中国专利CN101294288A公开了一种氢氧、热、电联产、循环的方法。该方法是通过电解水制氢氧气用于锅炉进行燃烧、加热，将电解水所产生的余热和锅炉壁套所传导的余热收集利用并在热源的隔层以水循环换热冷却形成温差，一方面，利用半导体温差发电供应自身系统的电解水制氢氧和部分照明等，另一方面水循环换热冷却所得到的中温副产热水导入锅炉补水，减少了炉内加热的温程，大大的提高了燃烧热效。实施上述氢氧、热、电联产、循环的方法系统包括:水电解制氢氧、供热锅炉及燃烧、冷热温差发电以及管路和附件等组合实现，但是该种方法仍然没有解决上述能源消耗量过大的问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以大幅提高发动机的效率，将更多的能量转换为电能的氩气循环发动机的发电制氢系统。
[0005]本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]一种氩气循环发动机的发电制氢系统，由氩气循环动力组件、二氧化碳分离组件及氢气制取组件构成，
[0007]所述的氩气循环动力组件包括依次连接的发动机、混合室、发电机，所述的发动机经管道与氩气补充罐连接，
[0008]所述的二氧化碳分离组件包括依次连接的二级冷凝器、二氧化碳吸收器、解吸器、
一级冷凝器，
[0009]所述的氢气制取组件包括相互连接的水箱及电解水制氢装置，该电解水制氢装置还连接有氢气存储罐、氧气存储罐，
[0010]所述的混合室与氧气存储罐连接，所述的二级冷凝器与水箱连接，所述的一级冷凝器设置在发动机与氩气补充罐之间的连接管道上。
[0011]所述的发动机中通入天然气、氩气和氧气。
[0012]所述的氩气补充罐上设有氩气补充阀。
[0013]所述的二级冷凝器将水蒸汽冷凝成水并存储在水箱中。
[0014]所述的二氧化碳吸收器底部连接有富液泵，顶部连接有贫液冷却器，所述的富液泵经热交换器与解吸器的顶部连接。
[0015]所述的二氧化碳吸收器顶部排出的气体为氩气。
[0016]所述的解吸器的底部连接有贫液泵，顶部连接有冷凝回流器，中部连接有再沸器。
[0017]所述的再沸器设置在发动机与氩气补充罐之间的连接管道上。
[0018]所述的氢气存储罐和氧气存储罐分别储存电解水制氢装置电解出的氢气和氧气。
[0019]与现有技术相比，本实用新型通过使用波谷电来电解水，产生氢气和氧气，在用电高峰期时再将电解得来的氧气和天然气在氩气循环动力组件中燃烧产生动力并发电，通过二氧化碳分离系统将燃烧后产生的二氧化碳分离，将水蒸汽冷凝存储，等到用电低谷的时候再通过氢气制取组件来电解冷凝存储的水。
[0020]该系统可以在不需要额外提供水源的情况下，产生高纯度的氢气，特别适用一些缺少水源的发电站，比如沙漠中的太阳能发电站，山上的风力发电站。本系统虽然也是用电解水制氢，但是也会通过燃烧天然气发出电能，用相同热值下价格仅为氢气价格六分之一的天然气去发电，再将昂贵的氢气卖出，可以以赚取差价，所以本系统具有很高的经济性。此外本系统还采用了氩气循环动力组件，进入动力系统燃烧的是氩气、氧气和天然气，并没有氮气，所以在发电的过程中不会产生有毒的氮氧化物，氩气是一种高比热比的惰性气体，可以大幅提尚发动机的效率，可以将更多的能量转换为电能。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型的结构示意图。
[0022]图中，1-水箱；2-电解水制氢装置；3_ 二级冷凝器；4_氢气存储罐；5_氧气存储罐；6_发动机；7_混合室；8_发电机；9_ 二氧化碳吸收器；10_富液泵；11_贫液泵；12_热交换器；13_贫液冷却器；14_解吸器；15_冷凝回流器；16_再沸器；17_—级冷凝器；18_氩气补充阀；19_氩气补充罐。
【具体实施方式】
[0023]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024]实施例
[0025]一种氩气循环发动机的发电制氢系统，其结构如图1所示，由氩气循环动力组件、二氧化碳分离组件及氢气制取组件构成，主要组件包括有水箱1、电解水制氢装置2、二级冷凝器3、氢气存储罐4、氧气存储罐5、发动机6、混合室7、发电机8、二氧化碳吸收器9、富液泵10、贫液泵11、热交换器12、贫液冷却器13、解吸器14、冷凝回流器15、再沸器16、一级冷凝器17、氩气补充阀18和氩气补充罐19。
[0026]氧气和氩气在混合室7中混合之后进入发动机6与进入发动机6的天然气燃烧，燃烧后的产物为高温二氧化碳和水蒸汽，高温尾气经过一级冷凝器17冷却到180摄氏度。被降温的尾气进入再沸器16去加热解吸器14中的二氧化碳富液，使二氧化碳从吸收液中解吸，被解吸的二氧化碳进入冷凝回流器15之后被排入大气，二氧化碳吸收剂被再次送入解吸器14。从再沸器16出来的尾气进入二级冷凝器3，尾气中的水蒸汽被冷凝成水排入水箱I，此时尾气的成分为二氧化碳和氩气，尾气进入吸收器9尾气中的二氧化碳被液体二氧化碳吸收剂吸收，二氧化碳富液被富液泵10泵入热交换器12和解吸器14中出来的二氧化碳贫液进行热交换之后再进入解吸器14，二氧化碳富液被解吸之后成为二氧化碳贫液，二氧化碳贫液被贫液泵11泵入热交换器12与从吸收器9中来的较冷的二氧化碳富液进行热交换之后再次进入吸收器9。从吸收器9出来的只含有氩气的尾气进入混合室7。
[0027]氩气循环动力组件包括发动机6、混合室7、发电机8、氩气补充阀18和氩气补充罐19。当整个系统出现泄漏时，可打开氩气补充阀18对系统补充氩气。
[0028]氢气制取组件包括水箱1、电解水制氢装置2、氢气存储罐4和氧气存储罐5。在用电低谷的时候，可以用电解水制氢装置来电解水箱I中的水，得到氧气和氢气，把它们分别存储在氧气罐和氢气罐中，其中氧气存储罐4中的氧气作为氩气循环动力组件的助燃剂。
[0029]本实用新型的工作原理在于将天然气和氧气以1:2的一个最佳的混合比混合进入发动机6，其燃烧产生动力通过发电机8产生电能。另一方面，为降低燃烧气体热能损耗率，在该系统中加入有一惰性氩气循环系统，由于氩气具有高比热比，热效率高，也是有效的提高了热能的利用率。此外，本系统还将燃料燃烧产生的水蒸汽进行了回收利用，起到了节约水资源的作用。
[0030]上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
【主权项】
1.一种氩气循环发动机的发电制氢系统，其特征在于，该循环系统由氩气循环动力组件、二氧化碳分离组件及氢气制取组件构成， 所述的氩气循环动力组件包括依次连接的发动机￠)、混合室(7)、发电机(8)，所述的发动机(6)经管道与氩气补充罐(19)连接， 所述的二氧化碳分离组件包括依次连接的二级冷凝器(3)、二氧化碳吸收器(9)、解吸器(14)、一级冷凝器(17)， 所述的氢气制取组件包括相互连接的水箱(I)及电解水制氢装置(2)，该电解水制氢装置(2)还连接有氢气存储罐(4)、氧气存储罐(5)， 所述的混合室(7)与氧气存储罐(5)连接，所述的二级冷凝器(3)与水箱(I)连接，所述的一级冷凝器(17)设置在发动机(6)与氩气补充罐(19)之间的连接管道上。2.根据权利要求1所述的一种氩气循环发动机的发电制氢系统，其特征在于，所述的发动机(6)中通入天然气、氩气和氧气。3.根据权利要求1所述的一种氩气循环发动机的发电制氢系统，其特征在于，所述的氩气补充罐(19)上设有氩气补充阀(18)。4.根据权利要求1所述的一种氩气循环发动机的发电制氢系统，其特征在于，所述的二级冷凝器(3)将水蒸汽冷凝成水并存储在水箱(I)中。5.根据权利要求1所述的一种氩气循环发动机的发电制氢系统，其特征在于，所述的二氧化碳吸收器(9)底部连接有富液泵(10)，顶部连接有贫液冷却器(13)，所述的富液泵(10)经热交换器(12)与解吸器(14)的顶部连接。6.根据权利要求5所述的一种氩气循环发动机的发电制氢系统，其特征在于，所述的二氧化碳吸收器(9)顶部排出的气体为氩气。7.根据权利要求1所述的一种氩气循环发动机的发电制氢系统，其特征在于，所述的解吸器(14)的底部连接有贫液泵(11)，顶部连接有冷凝回流器(15)，中部连接有再沸器(16)。8.根据权利要求7所述的一种氩气循环发动机的发电制氢系统，其特征在于，所述的再沸器(16)设置在发动机(6)与氩气补充罐(19)之间的连接管道上。9.根据权利要求1所述的一种氩气循环发动机的发电制氢系统，其特征在于，所述的氢气存储罐(4)和氧气存储罐(5)分别储存电解水制氢装置(2)电解出的氢气和氧气。
【专利摘要】本实用新型涉及一种氩气循环发动机的发电制氢系统，由氩气循环动力组件、二氧化碳分离组件及氢气制取组件构成，氩气循环动力组件包括依次连接的发动机(6)、混合室(7)、发电机(8)，二氧化碳分离组件包括依次连接的二级冷凝器(3)、二氧化碳吸收器(9)、解吸器(14)、一级冷凝器(17)，氢气制取组件包括相互连接的水箱(1)及电解水制氢装置(2)，该电解水制氢装置(2)还连接有氢气存储罐(4)、氧气存储罐(5)。与现有技术相比，本实用新型可以在不需要额外提供水源的情况下，产生高纯度的氢气，特别适用一些缺少水源的发电站中使用。
【IPC分类】C25B9/04, F02B63/04, C25B1/04, F02M25/12
【公开号】CN204716388
【申请号】CN201520231742
【发明人】李理光, 沈益波, 邓俊
【申请人】同济大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年4月16日