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1、(10)申请公布号 CN 103422113 A(43)申请公布日 2013.12.04CN103422113A*CN103422113A*(21)申请号 201310370876.0(22)申请日 2013.08.22C25B 1/04(2006.01)C25B 9/04(2006.01)F03D 9/00(2006.01)F03D 11/00(2006.01)(71)申请人安科智慧城市技术（中国）有限公司地址 518034 广东省深圳市福田区深南大道特区报业大厦1306房(72)发明人刘诗晓(74)专利代理机构广东卓建律师事务所 44305代理人陈江雄(54) 发明名称一种水上制氢系统(5。
2、7) 摘要本发明提供一种水上制氢系统，包括：一种水上制氢系统，包括：风车发电电源，设置在水面以上，用于将风能转化为电能；至少一个第一壳体，至少部分设置在水面以下，与该风车发电电源连接；制氢系统，位于该第一壳体内，包括：穿过该第一壳体的进水管，用于将水引入该第一壳体内；电解水装置，利用该电能将水电解产生氢气和氧气。本发明采用水面上的风车发电电源结合采用电解水方法制氢的制氢系统，充分利用水资源，达到获取氢气的目的，从而在制氢技术上取得了重大突破。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书6页 附图11页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书6页 附图11页。
3、(10)申请公布号 CN 103422113 ACN 103422113 A1/1页21.一种水上制氢系统，其特征在于，包括：风车发电电源，设置在水面以上，用于将风能转化为电能；至少一个第一壳体，至少部分设置在水面以下，与所述风车发电电源连接；制氢系统，位于所述第一壳体内，包括：穿过所述第一壳体的进水管，用于将水引入所述第一壳体内；电解水装置，利用所述电能将水电解产生氢气和氧气。2.根据权利要求1所述的水上制氢系统，其特征在于，所述制氢系统还包括与所述进水管相连的水处理装置，用于将经所述进水管流入的水过滤，所述水处理装置上还设有供经处理后的水流向所述电解水装置的出水管。3.根据权利要求2所述的。
4、水上制氢系统，其特征在于，所述电解水装置位于所述水处理装置的下方，使所述出水管的水能自动流入所述电解水装置中。4.根据权利要求1所述的水上制氢系统，其特征在于，所述制氢系统还包括气体输送管道，与所述电解水装置相连，所述气体输送管道包括用于输送所述氢气的第一气体输送管道以及用于输送所述氧气的第二气体输送管道。5.根据权利要求4所述的水上制氢系统，其特征在于，还包括存储壳体，与所述第一气体输送管道或第二气体输送管道相连，用于存储所述氢气或氧气。6.根据权利要求15所述的任一水上制氢系统，其特征在于，所述风力发电电源包括风力发电机组以及用于支撑所述风力发电机组的塔架，且位于同一个所述塔架上的所述风力。
5、发电机组具有至少以下一个特征：所述风力发电机组在竖直方向上具有高度差；所述风力发电机组在水平方向上具有距离差。7.根据权利要求6所述的水上制氢系统，其特征在于，所述风车发电机组包括用来接受风力的叶片，所述叶片呈镰刀状或针叶状，所述镰刀状为一个刀柄和连接在所述刀柄上的至少一个刀片组成的形状。8.根据权利要求7所述的水上制氢系统，其特征在于，所述风力发电机组还包括风轮轴，所述叶片连接在所述风轮轴上，用于带动所述风轮轴旋转；当所述叶片呈镰刀状，且所述镰刀状为一个刀柄和连接在所述刀柄上的至少两个刀片组成的形状时，越靠近所述风轮轴，所述刀片的面积越小。9.根据权利要求6所述的水上制氢系统，其特征在于，所。
6、述塔架具有与所述第一壳体连接的中心轴或与所述第一壳体连接成一体的基底。10.根据权利要求15所述的任一水上制氢系统，其特征在于，所述第一壳体通过第一连接管道连接成网状结构，且位于所述网状中间部位的第一壳体连有至少3根第一连接管道。11.根据权利要求10所述的水上制氢系统，其特征在于，所述电解水装置产生所述氢气或氧气直接填充在所述第一壳体中除所述制氢系统以外的空间内，所述第一连接管道为用于输送存储在所述第一壳体内的氢气或氧气的空心结构。权 利 要 求 书CN 103422113 A1/6页3一种水上制氢系统技术领域0001 本发明涉及新能源技术领域，特别涉及一种水上制氢系统。背景技术0002 氢。
7、气作为一种重要的工业用品，具有广泛的用途，例如：充灌气球；焊接或切割金属等。氢气还可以用于冶炼钨和钼等重要金属，制造氨和盐酸，在有机合成中，氢用于合成甲醇、合成人造石油和不饱合烃的加成等。0003 目前，工业上制备氢气的方法有很多，例如：电解水制氢、水煤气法制氢、由石油热裂的合成气和天然气制氢、焦炉煤气冷冻制氢、电解食盐水的副产氢、酿造工业副产氢。其中，电解水制氢虽然能制备出纯度较大、可直接生产99.7%以上纯度的氢气，然而，由于成本较高，往往难以推广应用，局限其发展。发明内容0004 本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。0005 为。
8、克服现有技术的问题，本发明提供一种水上制氢系统，采用水面上的风车发电电源结合采用电解水方法制氢的制氢系统，充分利用水资源，达到获取氢气的目的，结构简单，成本低廉，从而在制氢技术上取得了重大突破。0006 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：0007 根据本发明的一个方面，提供一种水上制氢系统，包括：风车发电电源，设置在水面以上，用于将风能转化为电能；至少一个第一壳体，至少部分设置在水面以下，与该风车发电电源连接；制氢系统，位于该第一壳体内，包括：穿过该第一壳体的进水管，用于将水引入该第一壳体内；电解水装置，利用该电能将水电解产生氢气和氧气。0008 根据本发明的一个实施例，该制氢系统还。
9、包括与该进水管相连的水处理装置，用于将经该进水管流入的水过滤，该水处理装置上还设有供经处理后的水流向该电解水装置的出水管。0009 根据本发明的一个实施例，该电解水装置位于该水处理装置的下方，使该出水管的水能自动流入该电解水装置中。0010 根据本发明的一个实施例，该制氢系统还包括气体输送管道，与该电解水装置相连，该气体输送管道包括用于输送该氢气的第一气体输送管道以及用于输送该氧气的第二气体输送管道。0011 根据本发明的一个实施例，还包括存储壳体，与该第一气体输送管道或第二气体输送管道相连，用于存储该氢气或氧气。0012 根据本发明的一个实施例，该风力发电电源包括风力发电机组以及用于支撑该风。
10、力发电机组的塔架，且位于同一个该塔架上的该风力发电机组具有至少以下一个特征：该风力发电机组在竖直方向上具有高度差；该风力发电机组在水平方向上具有距离差。说 明 书CN 103422113 A2/6页40013 根据本发明的一个实施例，该风车发电机组包括用来接受风力的叶片，该叶片呈镰刀状或针叶状，该镰刀状为一个刀柄和连接在该刀柄上的至少一个刀片组成的形状。0014 根据本发明的一个实施例，该风力发电机组还包括风轮轴，该叶片连接在该风轮轴上，用于带动该风轮轴旋转；当该叶片呈镰刀状，且该镰刀状为一个刀柄和连接在该刀柄上的至少两个刀片组成的形状时，越靠近该风轮轴，该刀片的面积越小。0015 根据本发明。
11、的一个实施例，该塔架具有与该第一壳体连接的中心轴或与该第一壳体连接成一体的基底。0016 根据本发明的一个实施例，该第一壳体通过第一连接管道连接成网状结构，且位于该网状中间部位的第一壳体连有至少3根第一连接管道。0017 根据本发明的一个实施例，该电解水装置产生该氢气或氧气直接填充在该第一壳体中除该制氢系统以外的空间内，该第一连接管道为用于输送存储在该第一壳体内的氢气或氧气的空心结构。0018 本发明提供了一种水上制氢系统，采用水面上的风车发电电源结合采用电解水方法制氢的制氢系统，充分利用水资源，达到获取氢气的目的。本发明巧妙利用大面积水域上方的风能以及水域中的水资源实现制氢过程，同时通过将至。
12、少部分位于水面下的第一壳体连成网状结构，提高系统的稳定性。0019 通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。附图说明0020 下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：0021 图1为本发明第一实施例的水上制氢系统的结构示意图。0022 图2为本发明第二实施例的水上制氢系统的结构示意图。0023 图3为本发明第三实施例的水上制氢系统的结构示意图。0024 图4为本发明第四实施例的水上制氢系统的结构示意图。0025 图5为本发明第五实施例的。
13、水上制氢系统的结构示意图。0026 图6为本发明第六实施例的水上制氢系统的结构正视图。0027 图7为本发明第六实施例的水上制氢系统的结构侧视图。0028 图8为本发明第七实施例的水上制氢系统的结构示意图。0029 图9为本发明第一实施例的第一壳体网状连接的结构示意图。0030 图10为本发明第二实施例的第一壳体网状连接的结构示意图。0031 图11为本发明第八实施例的水上制氢系统的结构示意图。具体实施方式0032 如图1所示，本发明提供一种水上制氢系统，包括：风车发电电源10，位于水面以上，用于将风能转化为电能；第一壳体30，至少部分位于水面20以下，并与该风车发电电源10连接；制氢系统40。
14、，位于该第一壳体30内，包括：穿过该第一壳体30的进水管41,用于说 明 书CN 103422113 A3/6页5将水引入第一壳体30内；电解水装置44，利用风车发电电源10产生电能将经水电解产生氢气和氧气。在本实施例中，塔架12具有与第一壳体30与连接成一体的基底，且该第一壳体30完全浸入到水面20以下。0033 在本发明中，风力发电电源10包括风力发电机组以及支撑该风力发电机组的塔架12；其中风力发电机组包括风轮轴11以及用于接受风力的叶片14，其中叶片14连接在风轮轴11上。在本实施例中，两个叶片14同时连接在该风轮轴11上，叶片14能带动该风轮轴11旋转。在本实施例中，该叶片呈镰刀状，。
15、具体来说，该镰刀状为一个刀柄15和连接在该刀柄15上的至少一个刀片16例如是3个刀片组成的形状。虽然图中未显示，但该风力发电机组还包括用于支撑风轮轴、发电机、齿轮变速器等的机头，必要时，还可以再各个风力发电机组中加入机尾以及回转体，其中回转体设置在机头底盘与塔架12之间，机尾设置在机头尾部，在机尾力矩的作用下，回转体能转动，从而使风轮能正对风向。0034 一般来说，风力发电机组因风量不稳定，故其输出的是1325V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。0035 请再参照。
16、图2，图2为本发明第二实施例的水上制氢系统的结构示意图。在本实施例中，该制氢系统40还包括与该进水管41相连的水处理装置42，用于将经该进水管41流入的水过滤，该水处理装置42上还设有供经处理后的水流向该电解水装置的的出水管43。在具体实施时，该第一壳体30内的电解水装置44可以设置在水处理装置42的下方，如此，通过出水管43流出的水就能自动流入电解水装置42中，而无需再使用泵。0036 上述水处理装置42可以将水进行例如过滤、除藻杀菌的处理，具体来说，海水或湖水由进水管进入水处理装置42后，首先通过石英砂（多介质过滤器）和活性炭过滤系统进行过滤，然后经过反渗透膜元件进一步过滤；接着采用投加C。
17、L、NaClO3和CuSO4等化学试剂来除藻杀菌。具体来说，可以采用次氯酸钠发生器，海水或湖水进入次氯酸钠发生器，在直流电场作用下产生NaClO3，靠位差直接注入海滩沉井，以杀灭海水中的细菌、藻类和微生物。0037 在本实施例中，该制氢系统40还包括气体输送管道，与电解水装置相连，用于输送氢气或氧气。具体来说，该气体输送管道包括用于输送氢气的第一气体输送管道45以及用于输送氧气的第二气体输送管道46。在具体实施时，电解水装置44主要包括电解槽、阳极、阴极；其中阳极产出氧气，阴极产出氢气，而该阳极与阴极是被隔离的，所以用于输送氢气的第一气体输送管道45是与阴极所在的腔室连接在一起的，而用于输送该。
18、氧气的第二气体输送管道46则与阳极所在的腔室连接在一起的。其中第一气体输送管道45以及第二气体输送管道46可以直接将氢气或氧气输送到岸上的设备中，当然若不需要收集氧气，则该第二气体输送管道46可以直接将氧气排放到水中。虽然图中只显示了一条第一气体输送管道45以及第二气体输送管道46，但是必要时，也可以通过增加第一气体输送管道45的条数来提高氢气的运输量，同样也可以通过增加第二气体输送管道46的条数来提高氧气的运输量。0038 在本发明中，风能有两个作用，一个是利用风能保持本系统设备在水面上保持稳定状态，风车产生的向上的风能和水的浮力，一起支持第一壳体30及其内部的制氢系统40的重量，因为第一壳。
19、体30内有制氢系统40，重量较大，单靠水的浮力无法使之平衡。另一个说 明 书CN 103422113 A4/6页6作用，就是风能转换成电能，以供制氢系统40需要的电能。0039 请再参照图3，图3为本发明第三实施例的水上制氢系统的结构示意图。与上一实施不同的是，在本实施例中，该水上制氢系统还包括存储壳体70、74，在具体实施时，可以仅设置一个存储壳体70，此时该存储壳体70需要与第一气体输送管道45相连，以存储氢气；当然也可以与第二气体输送管道46相连，以存储氧气；在该存储壳体70上设有通往岸上的连接管道71，用于将存储在存储壳体70内的氢气或氧气输送到岸上的设备中以供使用。当氢气或氧气的存储。
20、负荷过重时，可以同时设置两个存储壳体，即同时设置70、74，两个存储壳体之间通过管道72相连，此时，只需在其中的一个存储壳体上，例如在存储壳体70上设置通往岸上设备的连接管道71。0040 在本实施例中，为了提升风轮转动的速度，当该镰刀状为一个刀柄15和连接在该刀柄15上的至少两个刀片16组成的形状时，越靠近该风轮轴11，该刀片16的面积越小。0041 需要说明的是，第一壳体30中的制氢系统并不限于图1或图2中所描述的一套，可以在同一个第一壳体30中设置多套制氢系统，也可以增加第一壳体30的数量。此时，由于水下设备的增加，也许如图1或2中设置的3个风力发电机组产生的风能已经不能承载这么重的重量。
21、，需要增加更多的风力发电机组来承载重量，如图4所示，在本实施例中，该风力发电电源10包括多个风力发电机组，且根据塔架12的结构，例如图中所示七边形结构，每一竖列设置不同个数的风力发电机组。而用于支撑该些风力发电机组的塔架12具有中心轴13，而第一壳体30就是与中心轴13连接在一起的，在本实施例中，该中心轴13为3根柱子。此时由于通过中心轴13与第一壳体30连接，所以该塔架12就无需如图1中所示设置用于连接第一壳体30的基底。0042 请参照图5，在本实施例中，该塔架12的整体架构呈矩形，所以风力发电机组在每一竖列上的个数是相同的。由于矩形不如图3中的七边形稳固，所以可以采用圆锥体的中心轴13以。
22、增加稳固性，该圆锥体的中心轴13是中空的，且上端的直径面积小于下端的直径面积。与上一实施例相同的是，第一壳体30与该圆锥体的中心轴13相连，而与上一实施例不同的是，本实施例中风轮的叶片形状为针叶状。0043 请再同时参照图6和图7，在本实施例中，设置在用一个塔架上的风力发电机组不仅在竖直方向上具有高度差H，在水平方向上还具有距离差L，使该些风力发电机组呈错落放置。在本实施例中第一壳体30与该塔架12的基底连接成一体。0044 该些风力发电机组呈错落放置，不仅可以收集不同层面的错落位置的风能，提高捕集效率。还可以将多个风力发电机组的重心分散，减轻连接支撑这些风车的塔架12的负荷，并减少多个风力发。
23、电机组中风轮同时转动产生共振的频率。0045 在本实施例中，第一壳体30仅部分浸入在水中，但是本发明并不对第一壳体30与水面20的关系做限制，在本发明中，可以根据需要，结合第一壳体30及其内部的制氢系统的重量和塔架上风力发电机机组的个数，使第一壳体30部分或全部浸入水中。0046 虽然在图6、图7中仅显示了3个风力发电机组，但本发明并不限制风力发电机组的个数，如图8所示，多个风力发电机组也可以错落放置。0047 请参照图9，在本实施例中，至少部分位于水下的第一壳体30通过第一连接管道31连接成网状结构，该第一连接管道31可以是仅用于实现连接的实心结构，也可以是用于输送气体的空心结构。说 明 书。
24、CN 103422113 A5/6页70048 当该第一连接管道31为空心结构时，将氢气可以直接填充在该第一壳体30中除制氢系统40以外的空间内，通过第一连接管道31可以在多个第一壳体30中传输氢气。当需要将该些氢气传输到岸上的设备时，仅需将处于该网状结构中的其中一个第一壳体30上设置用于将氢气传输到岸上设备的管道（图中未显示）即可，而氧气则可以通过第二气体输送管道46直接排到水中，或通过直接传输到岸上设备，或存储在如图3所示的存储壳体中。0049 当然，在需要同时收集氧气时，也可以将氧气直接存储在第一壳体30内，通过第一连接管道31可以在多个第一壳体30中传输氧气。同样在将该些氧气传输到岸上。
25、的设备时，仅需将处于该网状结构中的其中一个第一壳体30上设置用于将氧气传输到岸上设备的管道（图中未显示）即可，而氢气则通过第一气体输送管道45直接传输到岸上设备或存储在如图3所示的存储壳体中。0050 在本实施例中，一个第一壳体30上最多具有3条第一连接管道31,就能将第一壳体30连接成网状结构，而位于边缘部分的第一壳体30视连接关系可以仅设置2条第一连接管道31。0051 请再参照图10，与图9中实施例不同的是，在本实施例中，一个第一壳体30上最多具有6条第一连接管道31,从而将第一壳体30连接成网状结构，而位于边缘部分的第一壳体30视连接关系可以仅设置2条或3条第一连接管道31。0052 。
26、当然，若位于该网状中的第一壳体最多连有4根气体输送管道也可以将第一壳体30连接成网状结构，在此不能穷尽所有的例子。而图9、图10也仅显示了部分的网状结构，事实上，该第一壳体30连接成的网状结构应该是大面积的，因此即使位于网状边缘的第一壳体30比位于网状结构中间部位的第一壳体30少了几根第一连接管道31，也不会因为重心偏离而倾斜。0053 连接成网状结构的第一壳体30可以是同一个塔架12下的多个第一壳体30，也可以是多个不同塔架12下的第一壳体30，由于第一壳体30在水平平面上形成了大面积的网状结构，因此可以更加充分地利用大面积水域上方的风能。另外，由于在水平平面上，第一壳体30互相连接，整个系。
27、统更加稳定，风能利用效率更好，而且，如果风能富裕，压缩风能或产生的电能还可以互相传输。当使用空心结构的第一连接管道31时，水下多个制氢系统可以彼此相通，氢气或者氧气也可以互相传输。0054 为了整个网状结构更加稳固，如图11所示，还可以设置用于连接第一连接管道31和塔架的中心轴12的加固条14，该加固条14作为塔架12的一部分可以是空心的也可以是实心的。0055 本发明提供一种水上制氢系统，利用水面上的风车发电电源结合采用电解水方法制氢的制氢系统，充分利用水资源，达到获取氢气或氧气的目的。通过错落放置的风力发电机组来收集不同层面的错落位置的风能，提高捕集效率。更进一步通过将至少部分位于水面下的。
28、第一壳体连成网状结构，提高系统的稳定性，还可以相互传输压缩风能、电能，甚至是氢气或者氧气。本发明采用创新思路，可以采集大范围水域上方的风能，并利用该些风能产生的电能来电解经处理过的水获取氢气，同时还能获取氧气。该装置结构简单，利用绿色能源完成氢气和氧气的制备，降低了成本。0056 以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围说 明 书CN 103422113 A6/6页8和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。说 明 书CN 103422113 A1/11页9图1说 明 书 附 图CN 103422113 A2/11页10图2说 明 书 附 图CN 103422113 A10。