專利名稱：制氫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種制氫裝置，尤其是一種利用液態(tài)水制作液態(tài)氫的制氫裝置。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)保意識的抬頭，為了減少石油耗損及碳排放量，新能源的開發(fā)已逐漸蓬勃發(fā)展。其中，由于氫能具有質(zhì)輕、導(dǎo)熱性佳、無毒性及可依不同型態(tài)儲運等諸多特性，因此，氫能在未來新能源的開發(fā)中扮演極為重要的角色。舉例而言，請參照圖I所示，揭示一種現(xiàn)有制氫裝置9，為一壓縮器91、一冷卻器92及一渦輪機(jī)93依序利用管路互相連接。該現(xiàn)有制氫裝置9于進(jìn)行制氫作業(yè)時，先將常壓常溫〔壓力約為latm，溫度約為300K〕的氣態(tài)氫〔H2(g)〕導(dǎo)入該壓縮器91內(nèi)，以將其轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏焊邷氐臍鈶B(tài)氫〔壓力約為20atm，溫度約為800K〕；接著，該高壓高溫的氣態(tài)氫流入該冷卻 器92內(nèi)定壓降溫，使該氣態(tài)氫維持原有的壓力；最后，當(dāng)該高壓的氣態(tài)氫流經(jīng)通過該渦輪機(jī)93后，即可獲得低壓低溫的液態(tài)氫喁⑴〕加以儲存以供使用。一般而言，上述現(xiàn)有制氫裝置9的原理主要以氣態(tài)氫來生成液態(tài)氫，然而，由于氫分子大多以氣態(tài)存在，以氣態(tài)氫的鍵結(jié)強(qiáng)度而言，該壓縮器91必須耗費相當(dāng)大量的能源，方可順利將常壓常溫的氣態(tài)氫壓縮成高壓高溫的氣態(tài)氫，因此，導(dǎo)致上述現(xiàn)有制氫裝置9相當(dāng)不經(jīng)濟(jì)實惠，無法滿足現(xiàn)代所倡導(dǎo)的節(jié)能減碳的需求。再者，由于該現(xiàn)有制氫裝置9必須以氣態(tài)氫為反應(yīng)物，方可順利獲得液態(tài)氫，因此，該現(xiàn)有制氫裝置9除了生成液態(tài)氫之夕卜，并無法生成其他產(chǎn)物，以致于該現(xiàn)有制氫裝置9的功能性相當(dāng)有限，進(jìn)而相對降低該現(xiàn)有制氫裝置9的實用性。整體而言，上述現(xiàn)有制氫裝置9大致仍具有耗費能源及實用性不佳等諸多缺點，故仍有進(jìn)一步加以改良的必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的乃解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點，以提供一種制氫裝置，該制氫裝置利用液態(tài)水加壓加溫再電解來生成液態(tài)氫，以有效達(dá)到節(jié)省能源者。本發(fā)明另一目的提供一種制氫裝置，該制氫裝置可以利用液態(tài)水生成液態(tài)氫及液態(tài)氧，以有效達(dá)到提升實用性者。為達(dá)到前述發(fā)明目的，本發(fā)明所運用的技術(shù)內(nèi)容包含有一種制氫裝置，包含一泵；一加熱組件，具有至少一前加熱器、一中間加熱器及一太陽能加熱器，該至少一前加熱器連接該泵，該中間加熱器設(shè)置于該至少一前加熱器及太陽能加熱器之間；一電解器，連接該太陽能加熱器；至少一排熱器，連接該電解器與該至少一前加熱器，且該電解器設(shè)置于該太陽能加熱器及排熱器之間；及一轉(zhuǎn)換單元，連接該至少一排熱器。本發(fā)明制氫裝置，還可以包含至少一輔助排熱器及一輔助轉(zhuǎn)換單元，該至少一輔助排熱器設(shè)置于該電解器及輔助轉(zhuǎn)換單元之間，且該至少一輔助排熱器連接該至少一前加熱器，以便制作常溫低壓的液態(tài)氧。本發(fā)明制氫裝置，由于將常溫常壓的液態(tài)水轉(zhuǎn)換為高溫高壓的液態(tài)水所需耗費的能源，遠(yuǎn)小于將常溫常壓的氣態(tài)氫轉(zhuǎn)換為高溫高壓的氣態(tài)氫所需耗費的能源，且本發(fā)明可同時生成液態(tài)氫及液態(tài)氧。因此，本發(fā)明可以有效達(dá)到節(jié)省能源及提升實用性等諸多功效。


圖I :現(xiàn)有制氫裝置的示意圖。圖2 :本發(fā)明第一實施例的制氫裝置的示意圖。 圖3 :本發(fā)明第二實施例的制氫裝置的示意圖。圖4 :本發(fā)明第三實施例的制氫裝置的示意圖。其中
〔本發(fā)明〕
I泵2加熱組件21前加熱器
21a第一前加熱器21b第二前加熱器22中間加熱器
23太陽能加熱器3電解器31輸入端
32第一輸出端33第二輸出端4排熱器
4a第一排熱器4b第二排熱器4c第三排熱器
4d第四排熱器5轉(zhuǎn)換單元51渦輪機(jī)
52末加熱器53分解器6輔助排熱器
6a第一輔助排熱器6b第二輔助排熱器7輔助轉(zhuǎn)換單元
71輔助渦輪機(jī)72輔助末加熱器73輔助分解器
8a第一熱機(jī)單元81a第一壓縮器82a第一蒸發(fā)器
83a第一蒸汽渦輪機(jī)84a第一冷凝器8b第二熱機(jī)單元
81b第二壓縮器82b第二蒸發(fā)器83b第二蒸汽渦輪機(jī)
84b第二冷凝器P燃料電池
〔現(xiàn)有〕9制氫裝置91壓縮器92冷卻器
93渦輪機(jī)
具體實施例方式為讓本發(fā)明的上述及其他目的、特征及優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明的較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下本發(fā)明以下所述的「常溫」，約指300K，屬本領(lǐng)域技術(shù)人員所能理解；本發(fā)明以下所述的「高溫」，指溫度高于該"常溫"者；本發(fā)明以下所述的「低溫」，指溫度低于該"常溫"者；本發(fā)明以下所述的「更低溫」，指溫度低于該"低溫"者。本發(fā)明以下所述的「常壓」，約指I大氣壓者，屬本領(lǐng)域技術(shù)人員所能理解；本發(fā)明以下所述的「高壓」，指壓力高于該"常壓"者；本發(fā)明以下所述的「低壓」，指壓力低于該"常壓"者。 請參照圖2所示，本發(fā)明第一實施例的制氫裝置，利用一第一管路依序連接一泵I、加熱組件2、一電解器3、至少一排熱器4及一轉(zhuǎn)換單元5。該泵I用以壓縮常溫常壓的液態(tài)水〔H20(1)，以下稱"第一液態(tài)水"〕，以便獲得常溫高壓的液態(tài)水〔以下稱"第二液態(tài)水"〕；換言之，該泵I僅用以提高液態(tài)水的壓力，而使液態(tài)水維持原有的溫度。在本實施例中，該泵I將I大氣壓300K的"第一液態(tài)水"壓縮成20大氣壓300K的"第二液態(tài)水"。該加熱組件2包含至少一前加熱器21、一中間加熱器22及一太陽能加熱器23，該至少一前加熱器21、中間加熱器22及太陽能加熱器23依序利用該第一管路互相連接；換言之，該至少一前加熱器21連接該泵1，而該中間加熱器22則設(shè)置于該至少一前加熱器21及太陽能加熱器23之間。值得注意的是，該至少一前加熱器21可以連接該至少一排熱器4，用以利用該至少一排熱器4在高溫高壓氣態(tài)氫流通時因溫差所排放的熱量〔q〕，將該"第二液態(tài)水"加熱至一第一溫度〔詳參后續(xù)說明〕。該中間加熱器22可以利用燃燒天然氣或煤油所產(chǎn)生的熱量(Q1)，將液態(tài)水的第一溫度提升至一第二溫度。該太陽能加熱器23則可以進(jìn)一步利用太陽能的熱量〔Q2〕，將液態(tài)水的第二溫度提升至一第三溫度，以獲得高溫高壓的液態(tài)水〔以下稱"第三液態(tài)水"〕，確保該"第三液態(tài)水"的熱力狀態(tài)可順利到達(dá)臨界點。在本實施例中，選擇在該泵I及中間加熱器22之間設(shè)置單一個前加熱器21做為實施樣式以利說明，且該前加熱器21可以利用電解后所生成的高溫高壓氣態(tài)氫的高焓值所排出的熱量U〕將該"第二液態(tài)水"從300K加熱至600K〔第一溫度〕，該中間加熱器22可以將液態(tài)水從600K提升至1000K〔第二溫度〕，而該太陽能加熱器23則可以將該液態(tài)水從1000K進(jìn)一步提升至1010K〔第三溫度〕。該電解器3可以為各種能夠?qū)⑻幱谂R界點的"第三液態(tài)水"電解出高溫高壓氣態(tài)氫〔H2(g)〕及高溫高壓氣態(tài)氧〔02(g)〕的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并可將氣態(tài)氫及氣態(tài)氧分別導(dǎo)向不同的管路。在本實施例中，該電解器3同時搭配該太陽能加熱器23對該"第三液態(tài)水"進(jìn)行電熱分解作業(yè)，主要添加一催化觸媒劑至該"第三液態(tài)水"，以便順利生成氣態(tài)氫及氣態(tài)氧。更詳言之，該電解器3具有一輸入端31、一第一輸出端32及一第二輸出端33,且該輸入端31連接于該太陽能加熱器23。該第一輸出端32連接于該至少一排熱器4，用以輸出高溫高壓的氣態(tài)氫〔以下稱"第一氣態(tài)氫"〕；該第二輸出端33可連接另一管路(未繪示)，用以輸出高溫高壓的氣態(tài)氧〔以下稱"第一氣態(tài)氧"〕。值得注意的是，當(dāng)氣態(tài)氫及氣態(tài)氧通過該電解器3后的溫度及壓力，仍維持在該"第三液態(tài)水"所具有的溫度及壓力，亦即通過該電解器3即可獲得20大氣壓1010K的氣態(tài)氫及氣態(tài)氧。該至少一排熱器4主要用以排放該"第一氣態(tài)氫"的熱量，使該"第一氣態(tài)氫"定壓降溫，以獲得常溫高壓的氣態(tài)氫〔以下稱"第二氣態(tài)氫"〕。值得注意的是，該至少一排熱器4的數(shù)量可選擇對應(yīng)于該至少一前加熱器21的數(shù)量，并可將相對應(yīng)的前加熱器21及排熱器4進(jìn)行連接；又，依使用需求，該至少一排熱器4的數(shù)量也可選擇多于該至少一前加熱器21的數(shù)量，借此除了可將該"第一氣態(tài)氫"的熱量排放至該至少一前加熱器21，也可將該"第一氣態(tài)氫"的熱量運用于適合的構(gòu)件或場合。在本實施例中，該至少一排熱器4的數(shù)量選擇對應(yīng)于該至少一前加熱器21的數(shù)量，也即本實施例僅選擇設(shè)置單一個排熱器4做為實施樣式；其中，當(dāng)20大氣壓1010K的"第一氣態(tài)氫"通過該排熱器4后，即可轉(zhuǎn)變?yōu)?0大氣壓300K的"第二氣態(tài)氫"。更重要的是，利用該前加熱器21搭配該排熱器4所組成的熱交換器，以便預(yù)先將該"第二液態(tài)水"加熱升溫至該第一溫度，借此使該中間加熱器22僅需利用少許的能源即可順利將液態(tài)水從該第一溫度提升至該第二溫度，有助于節(jié)省該中間加熱器22所需耗費的能源。該轉(zhuǎn)換單元5用以將該"第二氣態(tài)氫"轉(zhuǎn)換為低溫低壓的液態(tài)氫〔H2(l)〕及氣態(tài)氫〔H2(g)〕，借此,該液態(tài)氫可加以儲存以供使用，以順利完成制氫作業(yè)，而該氣態(tài)氫則可導(dǎo)入一燃料電池(未繪示)的陽極流道，以便利用電化學(xué)反應(yīng)輸出電力提供該電解器3使用。更詳言之，該轉(zhuǎn)換單元5包含一渦輪機(jī)51及一末加熱器52，該渦輪機(jī)51設(shè)置于該排熱器4及末加熱器52之間。其中，該渦輪機(jī)51用以使該"第二氣態(tài)氫"膨脹且降壓降溫，以將該"第二氣態(tài)氫"轉(zhuǎn)換為更低溫且低壓的液態(tài)氫〔以下稱"第一液態(tài)氫"〕及更低溫且低壓的氣態(tài)氫〔以下稱"第三氣態(tài)氫"〕的混合物；該末加熱器52可利用一般工業(yè)廢熱 所產(chǎn)生的熱量〔Q3〕，對該"第一液態(tài)氫"及"第三氣態(tài)氫"進(jìn)行等壓加熱，以將其分別轉(zhuǎn)換為低溫低壓的液態(tài)氫〔以下稱"第二液態(tài)氫"〕及低溫低壓的氣態(tài)氫〔以下稱"第四氣態(tài)氫"〕的混合物。值得注意的是，當(dāng)該"第二氣態(tài)氫"流入該渦輪機(jī)51時，可使該渦輪機(jī)51輸出軸功，該軸功可用以推動一熱機(jī)單元(未繪示)運作。在本實施例中，該渦輪機(jī)51將20大氣壓300K的"第二氣態(tài)氫"轉(zhuǎn)換為O. I大氣壓20K的"第一液態(tài)氫"及"第三氣態(tài)氫"，而該末加熱器52則再將其分別定壓加熱為O. I大氣壓66K的"第二液態(tài)氫"及"第四氣態(tài)氫"。請再參照圖2所示，本發(fā)明制氫裝置于進(jìn)行制氫作業(yè)時，預(yù)先將I大氣壓300K的"第一液態(tài)水"導(dǎo)入該泵I進(jìn)行等溫加壓，以獲得20大氣壓300K的"第二液態(tài)水"。于作業(yè)初期，當(dāng)該排熱器4尚未排放高溫電解所生成的熱量U〕至該前加熱器21時，可直接利用該中間加熱器22將20大氣壓300K的"第二液態(tài)水"定壓加熱至1000K后，再利用該太陽能加熱器23進(jìn)一步將其定壓加熱，以獲得20大氣壓1010K的"第三液態(tài)水"。當(dāng)該"第三液態(tài)水"流入該電解器3與該催化劑發(fā)生臨界態(tài)反應(yīng)后，該電解器3的第一輸出端32即可將20大氣壓1010K的"第一氣態(tài)氫"導(dǎo)入該排熱器4，使該排熱器4可順利將該"第一氣態(tài)氫"所具有的熱量U〕導(dǎo)入該前加熱器21。借此，于作業(yè)中期，該前加熱器21即可順利借助該熱量U〕將20大氣壓300K的"第二液態(tài)水"預(yù)先加熱至600K后，再借助該中間加熱器22將其加熱至1000K，以節(jié)省該中間加熱器22所需耗費的能源。當(dāng)該排熱器4對20大氣壓1010K的"第一氣態(tài)氫"進(jìn)行等壓排熱后，隨即將20大氣壓300K的"第二氣態(tài)氫"導(dǎo)入該潤輪機(jī)51,使該"第二氣態(tài)氫"于該潤輪機(jī)51內(nèi)膨脹且降壓降溫，以獲得O. I大氣壓20K的"第一液態(tài)氫"及"第三氣態(tài)氫"。借此，再利用該末加熱器52對該"第一液態(tài)氫"及"第三氣態(tài)氫"進(jìn)行等壓加熱，即可生成O. I大氣壓66K的"第二液態(tài)氫"及"第四氣態(tài)氫"，以順利獲得質(zhì)輕、導(dǎo)熱性佳、無毒性及可依不同型態(tài)儲運等諸多特性的氫能。本發(fā)明制氫裝置的主要技術(shù)特征在于由于液態(tài)水的鍵結(jié)強(qiáng)度相較于氣態(tài)氫的鍵結(jié)強(qiáng)度來得弱，因此，將常溫常壓的液態(tài)水等溫加壓至常溫高壓相當(dāng)容易，故可相對節(jié)省該泵I所需耗費的能源；況且，后續(xù)利用該前加熱器21與該排熱器4所組成的熱交換器，搭配該太陽能加熱器23的設(shè)計，也僅需花費少量的能源即可在接近臨界狀態(tài)的環(huán)境下加熱液態(tài)水，進(jìn)而可使聞溫聞壓的液態(tài)水順利電解生成聞溫聞壓的氣態(tài)氧。借此，本發(fā)明可有效達(dá)到節(jié)省能源的功效。 請參照圖3所示，揭示本發(fā)明第二實施例的制氫裝置，相較于第一實施例，該第二實施例的轉(zhuǎn)換單元5另設(shè)有一分解器53，且該第二實施例選擇額外增設(shè)至少一輔助排熱器6、一輔助轉(zhuǎn)換單兀7及一燃料電池(P)做為實施樣式；其中，該電解器3的第二輸出端33利用一第二管路依序連接該至少一輔助排熱器6及輔助轉(zhuǎn)換單元7，該燃料電池(P)連接于該轉(zhuǎn)換單元5及輔助轉(zhuǎn)換單元7。該分解器53連接該末加熱器52及燃料電池(P)，且該末加熱器52介于該渦輪機(jī)51及分解器53之間；該分解器53可用以將該"第二液態(tài)氫"導(dǎo)向一儲存單元(未繪示)加以儲存，而將該"第四氣態(tài)氫"導(dǎo)向該燃料電池(P)的陽極流道。該至少一輔助排熱器6主要用以排放該"第一氣態(tài)氧"的熱量，使該"第一氣態(tài)氧"定壓降溫，以獲得常溫高壓的氣態(tài)氧〔以下稱"第二氣態(tài)氧"〕。值得注意的是，該至少一輔助排熱器6的數(shù)量也可選擇對應(yīng)于該至少一前加熱器21的數(shù)量，并可將相對應(yīng)的前加熱器21及至少一輔助排熱器6予以連接；又，依使用需求，該至少一輔助排熱器6的數(shù)量更可選擇多于該至少一前加熱器21的數(shù)量，借此除了可將該"第一氣態(tài)氧"的熱量排放至該至少一前加熱器21，更可將該"第一氣態(tài)氧"的熱量運用于適合的構(gòu)件或場合。在本實施例中，該至少一輔助排熱器6的數(shù)量選擇對應(yīng)于該至少一前加熱器21的數(shù)量，也即本實施例選擇設(shè)置單一個輔助排熱器6做為實施樣式；其中，當(dāng)20大氣壓1010K的"第一氣態(tài)氧"通過該輔助排熱器6后，即可轉(zhuǎn)變?yōu)?0大氣壓300K的"第二氣態(tài)氧。更重要的是，利用該前加熱器21搭配該排熱器4及輔助排熱器6所組成的熱交換器，可以將該"第二液態(tài)水"的第一溫度快速提升至接近該第二溫度，如此一來，該中間加熱器22僅需利用少量的能源即可快速將液態(tài)水從該第一溫度提升至該第二溫度。該輔助轉(zhuǎn)換單元7用以將該"第二氣態(tài)氧"轉(zhuǎn)換為常溫低壓的液態(tài)氧〔02(1)〕及氣態(tài)氧〔O2(g)〕，借此，該液態(tài)氧可加以儲存以供使用，以相對提升該制氫裝置的實用性，而該氣態(tài)氧則可導(dǎo)入該燃料電池(P)的陰極流道，以便搭配該"第四氣態(tài)氫"來共同作為該燃料電池(P)的燃料。更詳言之，該輔助轉(zhuǎn)換單元7包含一輔助渦輪機(jī)71、一輔助末加熱器72及一輔助分解器73，該輔助渦輪機(jī)71設(shè)置于該輔助排熱器6及輔助末加熱器72之間，而該輔助末加熱器72則設(shè)置于該輔助渦輪機(jī)71及輔助分解器73之間。其中，該輔助渦輪機(jī)71用以使該"第二氣態(tài)氧"膨脹且降壓降溫，以將該"第二氣態(tài)氧"轉(zhuǎn)換為低溫低壓的液態(tài)氧〔以下稱"第一液態(tài)氧"〕及低溫低壓的氣態(tài)氧〔以下稱"第三氣態(tài)氧"〕的混合物。該輔助末加熱器72可利用一般工業(yè)廢熱所產(chǎn)生的熱量〔Q4〕，對該"第一液態(tài)氧"及"第三氣態(tài)氧"進(jìn)行等壓加熱，以順利獲得常溫低壓的液態(tài)氧〔以下稱"第二液態(tài)氧"〕及常溫低壓的氣態(tài)氧〔以下稱"第四氣態(tài)氧"〕。該輔助分解器73連接該輔助末加熱器72及燃料電池(P)，且該輔助末加熱器72介于該輔助渦輪機(jī)71及輔助分解器73之間；該輔助分解器73可用以將該"第二液態(tài)氧"導(dǎo)向一儲存單元(未繪示)加以儲存，而將該"第四氣態(tài)氧"導(dǎo)向該燃料電池(P)的陰極流道。值得注意的是，當(dāng)該"第二氣態(tài)氧"流入該輔助渦輪機(jī)71時，可使該輔助渦輪機(jī)71輸出軸功，該軸功可用以推動另一熱機(jī)單元(未繪示)運作。在本實施例中，該輔助渦輪機(jī)71將20大氣壓300K的"第二氣態(tài)氧"轉(zhuǎn)換為O. I大氣壓66K的"第一液態(tài)氧"及"第三氣態(tài)氧"，而該輔助末加熱器72則再將其分別定壓加熱為O. I大氣壓300K的"第二液態(tài)氧"及"第四氣態(tài)氧"。 該燃料電池(P)連接于該分解器53及輔助分解器73，且該燃料電池(P)還可以連接該電解器3 ;該燃料電池⑵以該"第四氣態(tài)氫"及"第四氣態(tài)氧"作為燃料，并借助電化學(xué)反應(yīng)來生成電力，以驅(qū)動該電解器3運作，進(jìn)而可順利將該"第三液態(tài)水"電解生成
該"第一氣態(tài)氫"及"第一氣態(tài)氧"。本發(fā)明第二實施例的制氫裝置，與該第一實施例所述具有相同的作用及功效外，更可以進(jìn)一步生成常溫低壓的液態(tài)氧，以及相對節(jié)省該中間加熱器22所需耗費的能源。再者，該第二實施例也進(jìn)一步借助該燃料電池(P)的設(shè)計，來驅(qū)動該電解器3運作。請參照圖4所示，揭示本發(fā)明第三實施例的制氫裝置，相較于第二實施例，該第三實施例可選擇將該轉(zhuǎn)換單元5連接一第一熱機(jī)單元8a，也可選擇將該輔助轉(zhuǎn)換單元連接一第二熱機(jī)單元8b。此外，在本實施例中，該至少一前加熱器21、至少一排熱器4及至少一輔助排熱器6的數(shù)量皆選擇為數(shù)個做為實施樣式。更詳言之，本實施例選擇在該泵I及中間加熱器22之間設(shè)有一第一前加熱器21a及一第二前加熱器21b，且該第一前加熱器21a連接該泵1，而該第二前加熱器21b則連接該中間加熱器22 ;該數(shù)個排熱器4的數(shù)量選擇為四個做為實施樣式，也即該電解器3的第一輸出端32依序連接一第一排熱器4a、一第二排熱器4b、一第三排熱器4c及一第四排熱器4d，使該第四排熱器4d連接于該渦輪機(jī)51 ;該數(shù)個輔助排熱器6的數(shù)量則選擇為二個做為實施樣式，也即該電解器3的第二輸出端33依序連接一第一輔助排熱器6a及一第二輔助排熱器6b，使該第二輔助排熱器6b連接于該輔助渦輪機(jī)71。值得注意的是，第一前加熱器21a連接該第二排熱器4b及第二輔助排熱器6b，而該第二前加熱器21b則連接該第一排熱器4a及第一輔助排熱器6a。借此，本實施例選擇使該"第一氣態(tài)氫"及"第一氣態(tài)氧"以多級方式進(jìn)行等壓排熱，以便該第一及第二前加熱器21a、21b可借助多級方式對該"第一液態(tài)水"進(jìn)行等壓加熱。再者，該第四排熱器4d可以連接該輔助轉(zhuǎn)換單元7的輔助末加熱器72，借此即可利用該"第一氣態(tài)氫"在等壓排熱過程中所排放的熱量來加熱該"第一液態(tài)氧"及"第三氣態(tài)氧"，進(jìn)而可相對節(jié)省該輔助末加熱器72所需耗費的能源。該第一熱機(jī)單元8a連接該轉(zhuǎn)換單元5的渦輪機(jī)51，以便借助該渦輪機(jī)51所輸出的軸功來驅(qū)動該第一熱機(jī)單元8a運作，使該第一熱機(jī)單元8a可提供動力至各種所需的構(gòu)件或場所。更詳言之，該第一熱機(jī)單兀8a為一第一壓縮器81a、一第一蒸發(fā)器82a、一第一蒸汽渦輪機(jī)83a及一第一冷凝器84a依序利用管路互相連接，且該管路內(nèi)充填有一第一工作流體。其中，該第一壓縮器81a連接該渦輪機(jī)51，以便借助該渦輪機(jī)51所輸出的軸功驅(qū)動該第一壓縮器81a壓縮該第一工作流體，使該第一工作流體可順利進(jìn)行一第一動力循環(huán)，使該第一蒸汽渦輪機(jī)83a可輸出軸功〔W1〕。值得注意的是，在本實施例中，該第一冷凝器84a可以連接該第二前加熱器21b，以便將該第一工作流體的低質(zhì)顯熱排放至該第二前加熱器21b，借此也可相對節(jié)省該中間加熱器22所需耗費的能源。該第二熱機(jī)單元Sb連接該輔助轉(zhuǎn)換單元7的輔助渦輪機(jī)71，以便借助該輔助渦輪機(jī)71所輸出的軸功來驅(qū)動該第二熱機(jī)單元Sb運作，使該第二熱機(jī)單元Sb可提供動力至各種所需的構(gòu)件或場所。更詳言之，該第二熱機(jī)單元8b為一第二壓縮器81b、一第二蒸發(fā)器 82b、一第二蒸汽渦輪機(jī)83b及一第二冷凝器84b依序利用管路互相連接，且該管路內(nèi)充填有一第二工作流體。其中，該第二壓縮器81b連接該輔助渦輪機(jī)71，以便借助該輔助渦輪機(jī)71所輸出的軸功驅(qū)動該第二壓縮器81b壓縮該第二工作流體，使該第二工作流體可順利進(jìn)行一第二動力循環(huán)，使該第二蒸汽渦輪機(jī)83b可輸出軸功〔W2〕。值得注意的是，在本實施例中，該第二蒸發(fā)器82b可以連接該第三排熱器4c，用以接收該第三排熱器4c所排放的熱量，以有效節(jié)省必須輸入該第二熱機(jī)單元Sb所需的熱量。更重要的是，該第二冷凝器84b可以連接該第一前加熱器21a，以便將該第二工作流體的低質(zhì)顯熱排放至該第一前加熱器21a，借此即可大幅節(jié)省該中間加熱器22所需耗費的能源。本發(fā)明第三實施例的制氫裝置，與該第二實施例所述具有相同的作用及功效外，更可以利用該渦輪機(jī)51及輔助渦輪機(jī)71所輸出的軸功，來分別驅(qū)動該第一及第二熱機(jī)單元8a、8b運作，且該第一及第二熱機(jī)單元8a、8b也可以與該前加熱器21連接進(jìn)行熱交換，有助于節(jié)省該中間加熱器22所需耗費的能源。綜上所述，本發(fā)明制氫裝置，由于將常溫常壓的液態(tài)水轉(zhuǎn)換為高溫高壓的液態(tài)水所需耗費的能源，遠(yuǎn)小于將常溫常壓的氣態(tài)氫轉(zhuǎn)換為高溫高壓的氣態(tài)氫所需耗費的能源，且本發(fā)明可同時生成液態(tài)氫及液態(tài)氧。因此，本發(fā)明可以有效達(dá)到節(jié)省能源及提升實用性等諸多功效。惟以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實施范圍；故，凡依本發(fā)明申請專利范圍及發(fā)明說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制氫裝置，其特征在于包含 一個泵； 一個加熱組件，具有至少一個前加熱器、一個中間加熱器及一個太陽能加熱器，該至少一個前加熱器連接該泵，該中間加熱器設(shè)置于該至少一個前加熱器及太陽能加熱器之間； 一個電解器，連接該太陽能加熱器； 至少一個排熱器，連接該電解器與該至少一個前加熱器，且該電解器設(shè)置于該太陽能加熱器及排熱器之間；及 一個轉(zhuǎn)換單元，連接該至少一個排熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制氫裝置，其特征在于該轉(zhuǎn)換單元包含一個渦輪機(jī)及一個末加熱器，該渦輪機(jī)設(shè)置于該至少一個排熱器及末加熱器之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制氫裝置，其特征在于該轉(zhuǎn)換單元另包含一個分解器，該分解器連接該末加熱器，且該末加熱器介于該渦輪機(jī)及分解器之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制氫裝置，其特征在于該渦輪機(jī)連接一個第一熱機(jī)單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制氫裝置，其特征在于該第一熱機(jī)單元具有一個第一冷凝器，該第一冷凝器連接該至少一個前加熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的制氫裝置，其特征在于該電解器具有一個輸入端、一個第一輸出端及一個第二輸出端，該輸入端連接該太陽能加熱器，該第一輸出端連接該至少一個排熱器，該第二輸出端連接至少一個輔助排熱器，且該至少一個輔助排熱器連接該至少一個前加熱器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制氫裝置，其特征在于另包含一個輔助轉(zhuǎn)換單元，該至少一個輔助排熱器設(shè)置于該輔助轉(zhuǎn)換單元及電解器之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制氫裝置，其特征在于該輔助轉(zhuǎn)換單元包含一個輔助渦輪機(jī)、一個輔助末加熱器及一個輔助分解器，該輔助渦輪機(jī)設(shè)置于該至少一個輔助排熱器及輔助末加熱器之間，該輔助末加熱器設(shè)置于該輔助渦輪機(jī)及輔助分解器之間，且該輔助渦輪機(jī)連接一個第二熱機(jī)單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制氫裝置，其特征在于該第二熱機(jī)單元具有一個第二冷凝器，該第二冷凝器連接該至少一個前加熱器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制氫裝置，其特征在于所述排熱器的數(shù)量為數(shù)個，且其中一個排熱器連接該輔助末加熱器。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制氫裝置，其特征在于所述排熱器的數(shù)量為數(shù)個，該第二熱機(jī)單元另包含一個第二蒸發(fā)器，該第二蒸發(fā)器連接其中一個排熱器。
全文摘要
一種制氫裝置，包含一泵、一加熱組件、一電解器、至少一排熱器及一轉(zhuǎn)換單元。該加熱組件具有至少一前加熱器、一中間加熱器及一太陽能加熱器，該至少一前加熱器連接該泵，該中間加熱器設(shè)置于該至少一前加熱器及太陽能加熱器之間；該電解器連接該太陽能加熱器；該至少一排熱器連接該電解器與該至少一前加熱器，且該電解器設(shè)置于該太陽能加熱器及排熱器之間；該轉(zhuǎn)換單元連接該至少一排熱器。本發(fā)明制氫裝置，由于將常溫常壓的液態(tài)水轉(zhuǎn)換為高溫高壓的液態(tài)水所需耗費的能源，遠(yuǎn)小于將常溫常壓的氣態(tài)氫轉(zhuǎn)換為高溫高壓的氣態(tài)氫所需耗費的能源，且本發(fā)明可同時生成液態(tài)氫及液態(tài)氧。因此，本發(fā)明可以有效達(dá)到節(jié)省能源及提升實用性等諸多功效。
文檔編號C25B1/04GK102839382SQ201110198298
公開日2012年12月26日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者戴昌賢, 苗志銘 申請人:屏東科技大學(xué)