本發(fā)明涉及應(yīng)急發(fā)電設(shè)備，尤其涉及一種適用于海水的水下應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、各類水下裝備正被廣泛使用，為了保障此類重要水下裝備的可靠運(yùn)行，防止突然斷電導(dǎo)致裝備無(wú)法正常工作，需要對(duì)其增設(shè)安全性好，穩(wěn)定性高且能夠在水下長(zhǎng)期保存的應(yīng)急能源。

2、在現(xiàn)有應(yīng)急發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域中，傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)急電源主要有柴油發(fā)電機(jī)、蓄電池組等兩類。它們的缺點(diǎn)為：普遍適用于陸上，無(wú)法在水下使用或者無(wú)法在水下長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能。目前，新型的氫能電源必須采用氫罐作為氫源，存在氫罐高密度安全儲(chǔ)運(yùn)的難點(diǎn)，無(wú)法完全適用于海洋環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了設(shè)計(jì)合理的一種適用于海水的水下應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)。

2、為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于海水的水下應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括海水淡化模塊、制氫模塊、發(fā)電模塊及控制模塊；所述應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行步驟為：控制模塊接受到啟動(dòng)信號(hào)后迅速打開(kāi)系統(tǒng)內(nèi)部的電磁閥，使海水在外部壓力的作用下自動(dòng)進(jìn)入海水淡化模塊進(jìn)行淡化處理，經(jīng)過(guò)淡化的海水進(jìn)入制氫模塊后會(huì)與其中的活化金屬發(fā)生反應(yīng)生成氫氣，氫氣在干燥后通入發(fā)電模塊中的燃料電池，與氧氣作用產(chǎn)生電能。

4、所述海水淡化模塊包括過(guò)濾器、反滲透裝置、純化裝置，按照先過(guò)濾、再反滲透、最后純化的順序依次安裝，來(lái)淡化海水。

5、所述制氫模塊包括反應(yīng)釜、鋁基合金材料和干燥裝置，所述鋁基合金材料放置在所述反應(yīng)釜內(nèi)，可以與淡化后的海水反應(yīng)生成氫氣，所述干燥裝置連接在所述反應(yīng)釜的氫氣出口，可以干燥反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣中的水分。

6、所述發(fā)電模塊包括氫氧燃料電池、氧氣罐、減壓裝置和逆變器，所述反應(yīng)釜生成的氫氣和所述氧氣罐內(nèi)儲(chǔ)存的氧氣經(jīng)過(guò)減壓裝置后通入所述氫氧燃料電池發(fā)電，產(chǎn)生的直流電在所述逆變器的作用下轉(zhuǎn)換為交流電供外部負(fù)載使用。

7、所述控制模塊包括控制裝置、兩個(gè)電磁閥與一個(gè)液位傳感器，所述控制裝置內(nèi)有鋰電池，在接受啟動(dòng)信號(hào)后，會(huì)迅速打開(kāi)進(jìn)水閥1和進(jìn)水閥2，連通整個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)水管路。待純化后的海水在反應(yīng)釜內(nèi)的液面到達(dá)液位傳感器，控制裝置會(huì)立即關(guān)閉進(jìn)水閥2防止氫氣溢出，然后關(guān)閉進(jìn)水閥1切斷海水供給，同時(shí)控制打開(kāi)減壓裝置開(kāi)關(guān)，使氫氣和氧氣可以按設(shè)定流速通入燃料電池中。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述系統(tǒng)內(nèi)部裝置預(yù)先抽真空，以防止存在氣體雜質(zhì)，同時(shí)提供壓力差便于海水快速通過(guò)淡化模塊。

9、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述反滲透裝置內(nèi)有反滲透膜組件，可初步淡化海水，所述純化裝置可再次改變海水的酸堿性。

10、與現(xiàn)有發(fā)明相比，本發(fā)明的有益效果是：

11、1）本發(fā)明為化學(xué)反應(yīng)發(fā)電，與蓄電池不同的是可以長(zhǎng)時(shí)間存放且不消耗能量，同時(shí)能源效率高；

12、2）在用水激活之前，鋁基合金材料是化學(xué)惰性的，沒(méi)有爆炸風(fēng)險(xiǎn)，并且有著極長(zhǎng)的保質(zhì)期。一旦系統(tǒng)用水激活，它們的安全特性與家用堿的安全特性相似，方便安全運(yùn)輸；

13、3）本發(fā)明采用合金制備氫氣發(fā)電，相比于氫氣罐，其設(shè)備體積小、質(zhì)量輕、運(yùn)行可靠，并且相同質(zhì)量合金的產(chǎn)氫量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出氫氣罐，其發(fā)電時(shí)間更長(zhǎng)；

14、4）本發(fā)明的適用于海水的水下應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)，可在啟動(dòng)后迅速輸出電能，能量密度高，氫氣即制即用，并且能夠長(zhǎng)周期存放，適合海洋突發(fā)情況下為重要負(fù)載的保電作用，解決水下應(yīng)急用電困難的問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于海水的水下應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括海水淡化模塊(1)、制氫模塊(2)、發(fā)電模塊(3)及控制模塊(4)；所述應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行步驟為：控制模塊（4）接受到啟動(dòng)信號(hào)后迅速打開(kāi)系統(tǒng)內(nèi)部的電磁閥，使海水在壓強(qiáng)作用下自動(dòng)進(jìn)入海水淡化模塊（1）進(jìn)行淡化處理，經(jīng)過(guò)淡化的海水進(jìn)入制氫模塊（2）后會(huì)與其中的鋁基合金材料反應(yīng)生成氫氣，氫氣在干燥后通入發(fā)電模塊（3）的燃料電池中與氧氣作用產(chǎn)生電能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于海水的水下應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述海水淡化模塊（1）包括過(guò)濾器（101）、反滲透裝置（102）、純化裝置（103），按照先過(guò)濾、再反滲透、最后純化的順序依次安裝，來(lái)淡化海水。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于海水的水下應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述制氫模塊（2）包括反應(yīng)釜（201）、鋁基合金材料（202）和干燥裝置（203），所述鋁基合金材料（202）預(yù)先放置在所述反應(yīng)釜（201）內(nèi)，可以與淡化后的海水反應(yīng)生成氫氣，所述干燥裝置（203）連接在所述反應(yīng)釜（201）的氫氣出口，可以干燥反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣中的水分。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于海水的水下應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電模塊（3）包括氫氧燃料電池（301）、氧氣罐（302）、減壓裝置（303）和逆變器（304），所述反應(yīng)釜（201）生成的氫氣和所述氧氣罐（302）內(nèi)儲(chǔ)存的氧氣經(jīng)過(guò)減壓裝置（303）后通入所述氫氧燃料電池（301）發(fā)電，產(chǎn)生的直流電在所述逆變器（304）的作用下轉(zhuǎn)換為交流電供外部負(fù)載使用。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于海水的水下應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊（4）包括控制裝置（401）、兩個(gè)電磁閥（402）（403）與一個(gè)液位傳感器（404），所述控制裝置（401）內(nèi)有鋰電池，可在接收到啟動(dòng)信號(hào)后迅速控制整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種適用于海水的水下應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置（401）在接受啟動(dòng)信號(hào)后，會(huì)迅速打開(kāi)進(jìn)水閥1（402）和進(jìn)水閥2（403），連通整個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)水管路，待純化后的海水在反應(yīng)釜內(nèi)的液面到達(dá)液位傳感器（404），控制裝置（401）會(huì)立即關(guān)閉進(jìn)水閥2（403）防止氫氣溢出，然后關(guān)閉進(jìn)水閥1(402)切斷海水供給，同時(shí)打開(kāi)減壓裝置（303）開(kāi)關(guān)，使氫氣和氧氣可以按設(shè)定流速通入燃料電池中。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于海水的水下應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)，包括海水淡化模塊、制氫模塊、發(fā)電模塊及控制模塊；所述海水淡化模塊包括過(guò)濾器、反滲透裝置、純化裝置，按先過(guò)濾、再反滲透、最后純化的順序依次安裝；所述制氫模塊包括反應(yīng)釜、活化鋁基合金材料和干燥裝置，所述活化鋁基合金材料預(yù)先放置在所述反應(yīng)釜內(nèi)，可以與淡化后的海水反應(yīng)生成氫氣，所述干燥裝置可以干燥產(chǎn)生的氫氣中的水分；所述發(fā)電模塊包括氫氧燃料電池、氧氣罐、減壓裝置和逆變器，反應(yīng)生成的氫氣和所述氧氣罐內(nèi)儲(chǔ)存的氧氣經(jīng)過(guò)減壓裝置后通入所述氫氧燃料電池發(fā)電，在所述逆變器的作用下轉(zhuǎn)換為交流電供外部負(fù)載使用；所述控制模塊包括控制裝置、電磁閥與液位傳感器，可在接收信號(hào)后迅速控制整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。

技術(shù)研發(fā)人員：萬(wàn)新宇,張剛,曹吉胤,吳艷陽(yáng),楊俠,羅燕,鄧雄,徐文英,王新宇,程貝貝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢鑫鼎泰技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30