一种船用增程发电机的供电系统和电解槽结构的制作方法

1.本实用新型涉及供电技术领域，具体涉及一种船用增程发电机的供电系统和电解槽结构。


背景技术：

2.氢气作为一种不依赖于任何化石能源的可再生能源，绿色环保，易于制备，逐渐作为汽车、飞机、船舶等运输工具的优选动力源。同时海上风电资源和光电资源发达，但船舶在海上航行时，光电资源和风电资源均受环境影响，无法提供稳定的电能。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种船用增程发电机的供电系统和电解槽结构，能够结合光伏发电、风能发电和氢能源发电进分布式发电，以给船只持续稳定且充足的电能。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种船用增程发电机的供电系统和电解槽结构，包括有用于存储电能的储能模块，所述储能模块通过第一变换器与光伏发电机连接，所述储能模块通过第二变换器分别与风力发电机和化学发电机连接，所述化学发电机包括有氢能源发电机；
6.所述储能模块的输出端连接有用于制氢气和氧气的电解槽，所述电解槽生成的输出端连接有冷却液化设备，所述冷却液化设备的输出端分别连接有氧气储罐和氢气储罐内，所述氢气为氢能源发电机的燃料。
7.进一步的，所述储能模块连接有用于将海水淡化除杂处理的淡化除杂模块，所述淡化除杂模块的输出端连接有储水箱，所述储水箱通过阀门与电解槽连接。
8.进一步的，所述电解槽包括有由外到内依次同轴套接的阳极管、质子膜管和阴极管，所述质子膜管和阳极管的两端分别绝缘且密封连接有均为绝缘材质的顶板和底板，所述阴极管与顶板密封连接；
9.所述质子膜管的上端开设有第一流通孔，所述阴极管与底板的顶面间隙设置，用于使阳极管内部与阴极管内部连通。
10.进一步的，所述阳极管的外壁设置有绝缘涂层，所述阳极管与质子膜管之间的腔室为产生氧气的阳极腔；所述阴极管外壁设置有绝缘涂层，所述阴极管内壁的腔室为产生氢气的阴极腔室。
11.进一步的，所述阴极管包括有第一阴极管，所述第一阴极管内侧同轴套设有第二阴极管，所述第二阴极管的侧壁上均匀开设有若干第二流通孔，用于使第二阴极管两侧互通。
12.进一步的，所述顶板的顶面开设有用于安装阴极密封板的通孔，所述阴极密封板底面固定安装有第一阴极管和第二阴极管，所述阴极密封板的顶面压紧安装有绝缘压板。
13.进一步的，所述阳极管外侧同轴套接有密封管，所述密封管的两端分别法兰连接
有密封顶盖和密封底盖，用于分别压紧顶板和底板。
14.进一步的，所述阴极密封板的顶面设置有伸出绝缘压板和密封顶盖的阴极耳，所述阳极管的顶面设置有伸出顶板和密封顶盖的阳极耳。
15.进一步的，所述绝缘压板的顶面设置有密封顶盖的氢气管，所述氢气管与阴极腔连通设置，所述顶板的顶面设置有伸出密封顶盖的氧气管，所述氧气管与阳极腔连通设置。
16.进一步的，所述底板的底面分别设置有进水管和出水管，所述出水管阴极腔连通设置，所述进水管与阳极腔设置。
17.本实用新型具有的优点和积极效果是：
18.通过将储能模块分别连接光伏发电机、风力发电机和化学发电机，储能模块在连接电解槽，电解槽电解产生氢气，当光伏发电机和风力发电机踢动供电电能充足时，储能模块内多余的电能给电解槽通电，产生氢气和氧气，其中化学发电机包可有氢能源发电机和柴油发电机，当光伏发电机、风力发电机存储的电能不够时，开启化学发电机给储能模块充电，以给船只持续稳定且充足的电能。
附图说明
19.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
20.图1是本实用新型的一种船用增程发电机的供电系统和电解槽结构的整体结构图；
21.图2是本实用新型的一种船用增程发电机的供电系统和电解槽结构中电解槽的俯视图；
22.图3是图2中a-a处的剖视图；
23.图4是图2中b-b处的剖视图。
24.图中：1、密封管；101、密封顶盖；102、密封底盖；2、阳极管；201、阳极耳；202、氧气管；421、第二流通孔；203、进水管；3、质子膜管；301、质子膜；302、第一流通孔；4、阴极管；401、第一阴极管；402、第二阴极管；403、阴极密封板；404、阴极耳；405、氢气管；406、出水管；5、底板；501、顶板；6、绝缘压板。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领
域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
28.本实用新型提供一种船用增程发电机的供电系统和电解槽结构，如图1 所示，包括有储能模块，储能模块用于存储直流电能，在用电时释放出大功率的电能给设备供电。储能模块的输入端分别连接有第一变换器和第二变换器，第一变换器连接有光伏发电机(太阳能板)，第一变换器将接收的直流电能转换成稳定的直流电能，并将其存储到储能模块内。第二变换器分别连接有风力发电机和化学发电机，化学发电机包括有采油发电机和氢能源发电机(均输出交流电)，第二变换器将接收的交流电转换成稳定的直流电路，并将其存储到储能模块内。
29.当电能足够使用时(储能模块内的电能高于第一阀值时)，由光伏发电机和风力发电机同时给储能模块供电。风力发电机的输出端连接有飞轮储能设备，当光伏发电机和风力发电机供电不足时(储能模块内的电能低于第一阀值时)，开启有飞轮储能设备存储风力发电机产生的机械能，在开启化学发电机以高效快速的给储能模块供电，当储能模块内的电能足够使用后，在开启风力发电机继续给储能模块供电。
30.储能模块分别电连接有淡化除杂模块和电解槽，淡化除杂模通过抽水泵抽取海水，并对海水依次进行淡化和除杂处理(后续叫电解水)，淡化除杂模块的输出端连接有储水箱，储水箱用于存储电解水。为保证电能的合理利用，当储能模块内的电能超过第二阀值时(第二阀值大于第一阀值)，储能模块同时给淡化除杂模块和电解槽供电，将储水箱内的电解水通入电解槽内水解后产生氢气和氧气。
31.电解槽的输出端连接有冷却液化设备，用于分别对氧气和氢气进行冷却液化处理，液化处理设备的输出端连接有氧气储罐和氢气储罐，用于分别存储液化的氧气和氢气。氢气用于给氢能源发电机提供氢气进行发电，氧气可用于潜水作业，也可上岸后售卖给对应的商家。
32.如图2和图3所示，船是在海上作业时会频繁的颠簸，应此电解槽需密封设置。电解槽包括有由外到内依次套接的阳极管2、质子膜管3和阴极管 4，阳极管2为最外侧的的套管，阳极管2的的上下两端分别密封且绝缘安装有顶板501和底板5。优选的，顶板501和底板5均为绝缘板。阳极管2 的外表面增设有绝缘涂层，使得阳极管2的整个内壁均为正极面，与电解水的接触面积大，电解速度快(由储能模块提供大功率的电能)。由于阳极管 2上流通大功率的电能，使得发热量大，优选的，绝缘涂层通常可选用绝缘的陶瓷涂层，有一定的耐高温作用。
33.如图4所示，质子膜管3包括有支撑管，质子膜管3的侧壁上均匀开设有若干用于安装质子膜301的安装孔，质子膜管3的上下两端均与顶板501 和底板5密封绝缘连接。质子膜管3的上端开设有第一流通孔302，用于使质子膜管3内外两侧的电解水流通。阳极管2与质子膜管3之间的腔室为阳极腔，用于生成氧气。
34.质子膜管3内同轴套设有阴极管4，阴极管4的表面用于产生氢气，为避免氢气与氧气混合，阴极管4的外表面也增设有绝缘涂层，可避免阴极管 4的外表面产生氢气。阴极管4的下端悬空设置，电解水从阴极管4的下端进入阴极管4内。为增大阴极管4与电解水的接触面积以提高产生氢气的速度，阴极管4包括有第一阴极管401，第一阴极管401内侧同轴套设
有第二阴极管402。第二阴极管402的侧壁上均匀开设有若干第二流通孔421，使第二阴极管402两侧的电解水互通。
35.第一阴极管401和第二阴极管402的顶面均与阴极密封板403的底面固定连接，优选的，第一阴极管401、第二阴极管402和阴极密封板403一体成型设置。阴极密封板403的侧壁倾斜设置，顶板501的顶面对应开设有用于安装阴极密封板403的通孔，所述阴极密封板403的顶面压紧安装有绝缘压板6，绝缘压板6为绝缘材料。绝缘压板6将阴极密封板403固定且密封压紧在顶板501上。
36.为进一步提高电解槽密封性和防水性，在顶板501的顶面和底板5的低分别压紧安装有密封顶盖101和密封底盖102，密封顶盖101和密封底盖102 分法兰连接在密封管1的两端，同时密封管1套接于阳极管2的外侧。优选的，顶板501和底板5的半径均大于阳极管2的最大半径设置，可避免阳极管2的侧壁与密封管1接触，保证绝缘性。
37.阳极管2的顶面设置有阳极耳201，阳极耳201伸出顶板501和密封顶盖101设置，阳极耳201与电源的正极连接，给阳极管2通正电；阴极密封板403的顶面设置有阴极耳404，阴极耳404伸出绝缘压板6和密封顶盖101 设置，阴极耳404与电源的负极连接，给阴极管4通正电。
38.底板5的底面设置有进水管203和出水管406，进水管203与阳极腔连通设置，进水管203的悬空杆端伸出密封底盖102设置，相同的，出水管406 与阴极腔连通设置，出水管406的悬空杆端伸出密封底盖102设置。绝缘压板6的顶面设置有与阴极腔连通的氢气管405，顶盖的顶面设置有阳极腔连通的氧气管202，氧气管202和氢气管405均伸出密封顶盖101设置。
39.本实用新型的工作原理和工作过程如下：
40.电解槽工作时(电解槽如图所示竖直放置)，电解水从进水管203进入到阳极腔，阳极腔内的水位到达第一流通孔302的高度后，电解水流入质子膜管3的内部，电解水在通过阴极管4的下端进入到阴极腔内，监测水的流量，确定电解水在阴极腔的水位，当确定阴极腔内的水位到达设置高度后，将阳极耳201和阴极耳404与储能模块连通，电解水产生电解，氢离子穿过质子膜301进入到阴极腔，并在第一阴极管401内壁和第二阴极管402的内外两个侧壁均产生氢气，并通过氢气管405排出；氧离子穿过质子膜301进入到阳极腔，并在阳极管2内壁产生氧气，氧气通过氧气管202排出。出水管406及时将阴极腔内的水排出，以对电解槽降温。
41.以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。