一種水氫能源自供電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于甲醇制氫供電技術領域，涉及一種供電系統，尤其涉及一種水氫能源自供電系統。
【背景技術】
[0002]能源危機和生態危機一直困擾著世界各國政府，同樣也困擾著中國政府，特別是中國是農業大國，幾億農民的增產增收也一直糾結著各級政府。多年來的探索雖有所成效，但一直沒有重大突破。
[0003]應用能態科學與工程的思維和視角，通過對現存農業食品生產經濟模式的分析，結合自然能源的特征，發現自然能源和食品生產具有非常相似的特征。可以得出結論:自然能源的生產基地在農村，完全可以在農村建立食品和自然能源聯產的新農村經濟模式，稱之為能態農業經濟或農村能態經濟。
[0004]從技術層面看，幾項主流自然能源發電技術已經成熟:10kw太陽能聚熱斯特林發電機已實現商業化；風力發電機也已實現商業化；生物質制沼氣已普及多年。所存在的問題是，這些可大量獲取的自然能源的儲存一直困擾著人類。
[0005]為了有效利用農村中大量存在的秸桿和畜禽排泄物，一些地區的農村開始利用秸桿和畜禽排泄物制造沼氣。沼氣是有機物質在厭氧條件下，經過微生物的發酵作用而生成的一種可燃氣體。由于這種氣體最先是在沼澤中發現的，所以稱為沼氣。人畜糞便、秸桿、污水等各種有機物在密閉的沼氣池內，在厭氧(沒有氧氣)條件下發酵，即被種類繁多的沼氣發酵微生物分解轉化，從而產生沼氣。沼氣是一種混合氣體，可以燃燒。沼氣是有機物經微生物厭氧消化而產生的可燃性氣體。
[0006]沼氣是多種氣體的混合物，一般含甲烷50?70%，其余為二氧化碳和少量的氮、氫和硫化氫等。其特性與天然氣相似。空氣中如含有8.6?20.8% (按體積計)的沼氣時，就會形成爆炸性的混合氣體。沼氣除直接燃燒用于炊事、烘干農副產品、供暖、照明和氣焊等外，還可作內燃機的燃料以及生產甲醇、福爾馬林、四氯化碳等化工原料。經沼氣裝置發酵后排出的料液和沉渣，含有較豐富的營養物質，可用作肥料和飼料。
[0007]沼氣是一些有機物質，在一定的溫度、濕度、酸度條件下，隔絕空氣(如用沼氣池)，經微生物作用(發酵)而產生的可燃性氣體。它含有少量硫化氫，所以略帶臭味。發酵是復雜的生物化學變化，有許多微生物參與。
[0008]反應大致分兩個階段:(1)微生物把復雜的有機物質中的糖類、脂肪、蛋白質降解成簡單的物質，如低級脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氫氣和硫化氫等。(2)由甲烷菌種的作用，使一些簡單的物質變成甲烷。要正常地產生沼氣，必須為微生物創造良好的條件，使它能生存、繁殖。
[0009]沼氣池必須符合多種條件。首先，沼氣池要密閉。有機物質發酵成沼氣，是多種厭氧菌活動的結果，因此要造成一個厭氧菌活動的缺氧環境。在建造沼氣池時要注意隔絕空氣，不透氣、不滲水。其次，沼氣池里要維持20?40°C，因為通常在這種溫度下產氣率最高。第三，沼氣池要有充足的養分。微生物要生存、繁殖，必須從發酵物質中吸取養分。在沼氣池的發酵原料中，人畜糞便能提供氮元素，農作物的秸桿等纖維素能提供碳元素。第四，發酵原料要含適量水，一般要求沼氣池的發酵原料中含水80%左右，過多或過少都對產氣不利。第五，沼氣池的pH值一般控制在7?8.5。
[0010]人們對沼氣的利用主要是通過使其燃燒的方式獲得能量，能源的利用率較低。同時，利用沼氣發電的技術也確有存在，但現有的發電系統是通過沼氣燃燒的方式進行熱能發電，能量轉化效率較低，因此未能廣泛應用。
[0011]此外，如今人們對風能、太陽能等自然能源的利用還有局限，通常是直接供電或者存儲在電池中，若還有剩余電能則無法存儲，這在無形中也是對資源的一種浪費。
[0012]有鑒于此，如今迫切需要設計一種新的供電方式，以便克服現有供電方式的上述缺陷。
【實用新型內容】
[0013]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種水氫能源自供電系統，可根據發電量、用電量控制能源的存儲及輸出，更有利于充分地利用能源，節能環保。
[0014]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0015]—種水氫能源自供電系統，所述系統包括:風能發電單元、太陽能發電單元、甲醇發電單元、充電電池、充電單元、甲醇存儲單元、沼氣制醇單元、氫制醇單元、電制氫單元、主控單元；
[0016]所述主控單元分別連接風能發電單元、太陽能發電單元、甲醇發電單元、充電電池、充電單元、沼氣制醇單元、氫制醇單元、電制氫單元，獲取各個單元的數據，控制各個單元工作；
[0017]所述風能發電單元、太陽能發電單元、甲醇發電單元分別連接用電設備，直接為用電設備供電；
[0018]所述風能發電單元、太陽能發電單元、甲醇發電單元分別連接充電單元，通過充電單元為充電電池充電；
[0019]所述主控單元還用以獲取用電設備的開啟狀態信號；同時，主控單元獲取風能發電單元、太陽能發電單元、甲醇發電單元的實時發電量數據；
[0020]所述沼氣制醇單元用以將生物質通過發酵制得甲醇，將制得的甲醇存儲至甲醇存儲單元；
[0021]所述甲醇發電單元利用甲醇發電，同時生成二氧化碳，將生成的二氧化碳輸送至氫制醇單元；
[0022]所述電制氫單元用以將水電解，得到氫氣及氧氣，將氫氣輸送至氫制醇單元；
[0023]所述氫制醇單元用以利用氫氣、二氧化碳制得甲醇；
[0024]所述甲醇發電單元包括:固態氫氣儲存容器、快速啟動裝置、液體儲存容器、原料輸送裝置、制氫設備、膜分離裝置、氫氣發電裝置；
[0025]所述制氫設備包括換熱器、氣化室、重整室；膜分離裝置設置于分離室內，分離室設置于重整室的上部；
[0026]所述固態氫氣儲存容器、液體儲存容器分別與制氫設備連接；液體儲存容器中儲存有液態的甲醇和水；
[0027]通過固態氫氣儲存容器中儲存固態氫氣或/和快速啟動裝置為制氫設備提供啟動能源；
[0028]所述固態氫氣儲存容器中儲存固態氫氣，當制氫系統啟動時，通過氣化模塊將固態氫氣轉換為氣態氫氣，氣態氫氣為氫氣發電裝置發電，作為制氫設備的啟動電源；
[0029]所述快速啟動裝置包括第一啟動裝置、第二啟動裝置；所述第一啟動裝置包括第一加熱機構、第一氣化管路，第一氣化管路的內徑為1?2mm，第一氣化管路緊密地纏繞于第一加熱機構上；所述第一氣化管路的一端連接液體儲存容器，通過原料輸送裝置將甲醇送入第一氣化管路中；第一氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過點火機構點火燃燒；或者，第一氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達到自燃點，甲醇從第一氣化管路輸出后直接自燃；所述第二啟動裝置包括第二氣化管路，第二氣化管路的主體設置于所述重整室內，第一氣化管路或/和第二氣化管路輸出的甲醇為重整室加熱的同時加熱第二氣化管路，將第二氣化管路中的甲醇氣化；所述重整室內壁設有加熱管路，加熱管路內放有催化劑；所述快速啟動裝置通過加熱所述加熱管路為重整室加熱；
[0030]所述液體儲存容器中的甲醇和水通過原料輸送裝置輸送至換熱器換熱，換熱后進入氣化室氣化；所述原料輸送裝置提供動力，將液體儲存容器中的原料輸送至制氫設備；
[0031]氣化后的甲醇蒸氣及水蒸氣進入重整室，重整室內設有催化劑；
[0032]所述氫氣發電裝置連接制氫設備，將發出的部分直流電輸送至制氫設備；制氫設備通過自己制得的直流電帶動電磁加熱裝置為重整室、分離室加熱；
[0033]所述電磁加熱裝置包括形成重整室的重整缸體、形成分離室的分離缸體，設置于重整缸體外的第一加熱線圈，分離缸體外的第二加熱線圈，重整缸體、分離缸體內的溫度傳感器、壓力傳感器，以及電磁控制器；電磁控制器根據溫度傳感器、壓力傳感器感應到的數據控制第一加熱線圈、第二加熱線圈的電流，能使重整室、分離室瞬間達到設定溫度；
[0034]所述分離室內設有膜分離器，從膜分離器的產氣端得到氫氣；所述制氫設備制得的氫氣輸送至膜分離裝置進行分離；
[0035]所述膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金；
[0036]所述氫氣發電裝置為燃料電池系統，燃料電池系統包括:氣體供給裝置、電堆；所述氣體供給裝置利用壓縮的氣體作為動力，自動輸送至電堆中；
[0037]所述燃料電池系統還包括空氣進氣管路、出氣管路；所述壓縮的氣體主要為氧氣；空氣與氧氣在混合容器混合后進入電堆；
[0038]所述燃料電池系統還包括氣體調節系統；所述氣體調節系統包括閥門調節控制裝置，以及氧氣含量傳感器或/和壓縮氣體壓縮比傳感器；
[0039]所述氧氣含量傳感器用以感應混合容器中混合的空氣與氧氣中氧氣的含量，并將感應到的數據發送至閥門調節控制裝置；
[0040]所述壓縮氣體壓縮比傳感器用以感應壓縮氧氣的壓縮比，并將感應到的數據發送至閥門調節控制裝置；
[0041]所述閥門調節控制裝置根據氧氣含量傳感器或/和壓縮氣體壓縮比傳感器的感應結果調節氧氣輸送閥門、空氣輸送閥門，控制壓縮氧氣、空氣的輸送比例；壓縮氧氣進入混合容器后產生的動力將混合氣體推送至電堆反應；
[0042]所述燃料電池系統還包括濕化系統，濕化系統包括濕度交換容器、濕度交換管路，濕度交換管路為空氣進氣管路的一部分；所述反應后氣體出氣管路輸送至濕度交換容器，
[0043]所述濕度交換管路的材料只透水不透氣，使得反應后氣體與自然空氣進行濕度交換，而氣體之間無法流通。
[0044]一種水氫能源自供電系統，所述系統包括:自然能發電單元、甲醇發電單元、充電電池、充電單元、甲醇存儲單元、