專利名稱：太陽能制氫器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氫氣制取裝置，特別是一種利用太陽光能并以水為原料來制取氫氣并儲存使用的節能環保型太陽能制氫器。
氫氣作為一種潔凈的再生能源，不僅適用于千家萬戶用作生活能源，而且還能用于車輛、船舶、工業、軍事、航空、航天等一切以能源為動力的設施上，是石油、煤、天然氣及植物纖維燃料最理想的替代產品。
現有的氫氣制取方法有二種。一種是電解水制氫法，其不足之處是耗電量大，費用高，不方便，難以達到實用程度；另一種是工業制氫法，主要是用熱化學方法，需在高溫下進行，其不足之處是將消耗大量化石燃料，并放出大量二氧化碳，造成嚴重的碳資源浪費和環境污染。
本實用新型的目的就是針對上述不足之處而提供一種以水為原料，以太陽光為能源，通過光電轉換來制取、儲存氫氣，供人們實際生活使用的節能環保型太陽能制氫器。
本實用新型的技術解決方案是一種太陽能制氫器，其特征是由太陽能光電轉換器、太陽能光源自動跟蹤裝置、氫氧分解裝置和儲氣裝置四部分構成。其中，太陽能光電轉換器是由光伏電池組構成。太陽能光源自動跟蹤裝置包括由直流電機、變速齒輪、傳動軸和托架構成的經度跟蹤器；由直流電機和升降桿構成的緯度跟蹤器；由發光二極管、555時基集成電路及其外圍元器件和繼電器構成的跟蹤控制電路，該發光二極管設在太陽能光電轉換器的四個邊緣上，其上方還設有擋光板。氫氧分解裝置包括分解箱外殼及箱底設置的電極板組、箱頂設置的隔離板和氫氣導管。儲氣裝置由外筒、倒扣的內筒、以及內筒上設置的三通閘閥和配重物構成。
本實用新型技術解決方案中所述的太陽能光電轉換器左、右兩個邊沿上可以設有與該轉換器平面成127°夾角的反光板；該反光板的邊緣上對應設有發光二極管和擋光板。
本實用新型技術解決方案中所述的電極板組的正、負電極板之間可以設有永久性磁鋼。
本實用新型由于采用了太陽能光電轉換器、太陽能光源自動跟蹤裝置、氫氧分解裝置和儲氣裝置四個部分，其中，太陽能光源自動跟蹤裝置由經度跟蹤器、緯度跟蹤器和跟蹤控制電路構成，儲氣裝置由內筒、外筒、三通閘閥和配重物構成。因而，當太陽能光電轉換器的平面與太陽光不垂直時，則某一邊緣上的發光二極管可接收到太陽光線，控制電路工作，使經度跟蹤器或緯度跟蹤器的直流電機帶動太陽能光電轉換器轉動至與太陽光垂直的位置上，使光電轉換器的光伏電池組始終處于最佳的光電轉換狀態。光電轉換器的每組光伏電池與氫氧分解裝置的每組電極板對應連接，電解水得到氫氣，經隔離板形成的隔離空間從氫氣導管輸出。儲氣裝置的內筒倒扣于外筒內，用水進行密封，內筒上的三通閘閥一端與氫氣導管相連，另一端可與灶具等用具連接。配重物可保證儲氣的壓力恒定。本實用新型由于在太陽能光電轉換器上設有反光板，因而可使光伏電池電能轉換增加60％的效率。本實用新型由于在氫氧分解裝置的正、負電極板之間設有永久性磁鋼，因而可使氫氧分解效率提高40％。本實用新型具有以水為原料，以太陽光為能源，通過光電轉換來制取、儲存氫氣，供人們實際生活使用，體積小，成本低，使用方便，無污染，節約能源，氫氣分解效率高的特點，因而達到了本實用新型的目的。
附圖的圖面說明如下


圖1為本實用新型制氫部分的主體結構圖；圖2為本實用新型光源跟蹤控制電路圖；圖3為本實用新型太陽能光電轉換器結構圖；圖4為本實用新型氫氧分解裝置結構圖；圖5為本實用新型儲氣裝置結構圖。
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳述太陽能光電轉換器2由多組電壓為4V、工作電流為4A的單晶硅光伏電池1構成，一般家庭使用以15組為佳，每組單獨與一組電極板16連接。太陽能光電轉換器2左右兩側各裝有一塊反光板3，反光板3的長度與太陽能光電轉換器2的長度相同，寬度是其1/2。反光板3與光伏電池1的角度為127°，利用此角度安裝反光板3，光電轉換在陽光90°的直射情況下，可使光伏電池1電能轉換增加60％的效率。
為使太陽能光電轉換器2始終與陽光保持90°的直射角度，在太陽能光電轉換器2的基座4上安裝經度跟蹤器5a，緯度跟蹤器5b，與控制箱6一起構成太陽能光源自動跟蹤裝置。光電二極管7分別安裝在反光板3的左右、太陽能光電轉換器2的上下四方，分經度控制左右、緯度控制上下方向。當太陽能光電轉換器2與陽光保持90°的直射角度時，反光板3和太陽能光電轉換器2邊沿的四塊擋光板8擋住了光電二極管7的陽光接收，此時控制電路不工作，處于靜止狀態。當陽光向任何一方偏轉1.5°時，任何一方的光電二極管7接收光源使控制該方向電路中的NE555時基集成電路工作，向繼電器J輸入200毫安的電流，繼電器J吸合使控制該方向的直流電機9帶動太陽能光電轉換器2轉動至91°。經度跟蹤器5a由直流電機9、變速齒輪。傳動軸10和托架11組成，直流電機9變速并通過傳動軸10帶動托架11轉動，至91°的照射角度時，擋光板8又擋住該方向的光電二極管7，控制電路又處于不工作狀態。為使跟蹤準確，采用60∶1的齒輪變速，直流電機9采用2V100型摩托啟動機。緯度跟蹤器5b由直流電機9和升降桿12、13構成，當緯度方向達不到90°時，由傳動軸上的活動緯度下支點連接的直流電機9和升降內、外桿12、13工作，帶動太陽能光電轉換器2背面上端的緯度活動上支點隨升降內、外桿12、13上下移動，帶動光電轉換器2上下調節與太陽光的直射角度。緯度活動上支點和與托架11連接的活動支點用活動穿銷連接及經度活動下支點形成一個可變三角。為使跟蹤準確，采用螺桿絲帽式內、外升降桿12、13進行調節，隨直流電機9的正反方向運轉而使內外升降桿12、13伸長或縮短。由發光二極管7、555時基集成電路NE555及其外圍元器件和繼電器J構成的跟蹤控制電路為常規的控制電路。
氫氧分解裝置15由分解箱外殼14、電極板組16、隔離板19和氫氣導管23構成。以絕緣材料制作的分解箱外殼14高度不低于250mm，寬度和長度以電極板16組數而定。電極板16采用合金碳制成，長200mm，寬150mm，厚50mm，每組電極板16的正極氧氣極16a、負極氫氣極16b按“十、一一、十十、一一、十”順序進行排列，分別用電阻小的螺釘17鎖在氫氧分解裝置15底板上，正負電極板16之間的距離應為30mm為佳。在每組電極板16中間安裝長200mm、寬30mm、厚20mm的2000高斯永久性磁鋼18，形成的強磁場促進水分子中的氧鍵和氫鍵快速分離，與無磁場的電解水情況相比，對水分子的氫氧分解效率可提高40％。磁鋼18粘接在氫氧分解裝置15底板上，與電極板16應保持5mm的間隔。在氫氧分解裝置15上方安裝有絕緣材料制成的隔離板19，應與氫氧分解裝置15上蓋和兩側密封，隔離板19的高度為150mm，每塊隔離板19應處在每組電極板16的上方。由兩塊隔離板19與水面22構成氫氣收集室20和氧氣室21，在氫氣收集室20頂部裝有10mm的氫氣導管23，與多組氫氣收集室20連通密封。氫氣導管23與儲氣裝置24連接，每組氧氣室21頂部開有10mm的孔25排放氧氣。在氫氧分解裝置15頂部裝有進水管26，進水管26應與氧氣室21連接。加入電解的水中應先加入堿溶解飽和后再加入鹽(如食鹽)達到飽和狀態，作用是減小水中電阻，增強水的導電性。
儲氣裝置24由外筒28、內筒27和內筒27上設置的三通閘閥29和配重物32構成。使用時先將外筒28裝滿水，后將內筒27口面向下插入外筒28，其之間間隙33由水密封。內筒27的底平面中心裝有三通閘閥29，一端與氫氣導管23連接；一端進入儲氣裝置24，內端裝有安全閥30；另一端為氫氣輸出導管31，與燃具相連。內筒27平面上設有一定配重物32，配重物32的重量使內筒27底面達到10g/cm2，隨氫氣輸入儲氣裝置24而使內筒27上升，隨氫氣的輸出使用而使內筒27下降，保證氫氣恒壓輸出。
權利要求1.一種太陽能制氫器，其特征是由太陽能光電轉換器(2)、太陽能光源自動跟蹤裝置、氫氧分解裝置(15)和儲氣裝置(24)四部分構成，其中，太陽能光電轉換器(2)是由光伏電池組構成；太陽能光源自動跟蹤裝置包括由直流電機(9)、變速齒輪、傳動軸(10)和托架(11)構成的經度跟蹤器(5a)，由直流電機(9)和升降桿(12、13)構成的緯度跟蹤器(5b)，由發光二極管(7)、555時基集成電路及其外圍元器件和繼電器(J)構成的跟蹤控制電路，該發光二極管(7)設在太陽能光電轉換器(2)的四個邊緣上，其上方還設有擋光板(8)；氫氧分解裝置(15)包括分解箱外殼(14)及箱底設置的電極板(16)組、箱頂設置的隔離板(19)和氫氣導管(23)；儲氣裝置由外筒(28)、倒扣的內筒(27)、以及內筒(27)上設置的三通閘閥(29)和配重物(32)構成。
2.根據權利要求1所述的太陽能制氫器，其特征是所述的太陽能光電轉換器(2)左、右兩個邊沿上設有與該轉換器(2)平面成127°夾角的反光板(3)；該反光板(3)的邊緣上對應設有發光二極管(7)和擋光板(8)。
3.根據權利要求1或2所述的太陽能制氫器，其特征是所述的電極板(16)組的正、負電極板(16a、16b)之間設有永久性磁鋼(18)。
專利摘要本實用新型屬于一種利用太陽光能制取氫氣并儲存使用的節能環保型裝置。主要是提供一種供人們實際生活使用的太陽能制氫器。它的主要特征是包括由光伏電池構成的太陽能光電轉換器;由經度跟蹤器、緯度跟蹤器、跟蹤控制電路構成的太陽能光源自動跟蹤裝置;由電極板組、隔離板和氫氣導管構成的氫氧分解裝置;由內筒、外筒、三通閘閥和配重物構成的儲氣裝置。具有體積小,成本低、使用方便、無污染、節約能源和氫氣分解效率高的特點。
文檔編號C25B1/00GK2459328SQ00255928
公開日2001年11月14日 申請日期2000年12月15日 優先權日2000年12月15日
發明者曹青山 申請人:曹青山