一种聚热能器以及生产氢气和氧气的方法及其装置.pdf

本发明涉及太阳能热利用领域，特别涉及一种聚热能器以及生产氢气和氧气的方法及其装置。一种聚热能器，包括凹形聚热器，凹形聚热器的内壁镀有荧光金属材料层。该聚热能器是在凹形聚热器的内壁镀有荧光层，荧光金属层镀在凹形聚热器上，不仅能反射可见光热，还能反射不可见的X射线、紫外线、红外线、阴极射线等的辐射热能，从而产生较非荧光物质强得多的光热反射和聚集，增加叠加的热能，高效提高太阳能的利用率，超高效产生大量热能，打破了现有的通过改进放热吸热来产生大量热能的固有思维。还提供了生产液氢和液氧的方法及装置，利用上述的聚热能器强聚集并保热的热能，使制氧溶液和制氢溶液加快分解重组，产生氢气和氧气。

1.  一种聚热能器，其特征在于，包括凹形聚热器，所述凹形聚热器的内壁镀有荧光金属材料层。

2.  根据权利要求1所述的聚热能器，其特征在于，所述凹形聚热器的内壁密布凹形体；
所述荧光金属材料层使用的材料优选为硫化锌、硫化镉中的任一种。

3.  根据权利要求1所述的聚热能器，其特征在于，所述凹形聚热器为双层真空结构；
优选地，所述凹形聚热器上设置有凹形的多层色防爆燃耐高温玻璃盖。

4.  一种生产氢气和氧气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将水制成水汽通入制氧溶液中，权利要求1-3任一项所述聚热能器为所述制氧溶液提供热源，所述制氧溶液反应生成氧气，所述氧气经制冷加压制成液态氧，即得；
将水制成水汽通入制氢溶液中，所述聚热能器为所述制氢溶液提供热源，所述制氢溶液反应生成氢气，所述氢气经制冷加压制成液态氢，即得。

5.  根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述制氧溶液和所述制氢溶液形成循环利用体系；
所述循环利用体系为氧化物体系、卤化物体系、含硫体系、杂化体系中的任一种。

6.  根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述制氧溶液反应生成的氧气和所述制氢溶液反应生成的氢气经质子交换膜燃料电池反应，生成直流电；
所述直流电通过电解池生产氧气和氢气。

7.  一种生产氢气和氧气的装置，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的聚热能器，所述凹形聚热器内壁设置有耐高温盘管，所述耐高温盘管优选为2个。

8.  根据权利要求7所述的装置，其特征在于，每个所述耐高温盘管的一端与高压泵连接，另一端与制冷加压成液装置连接；
所述制冷加压成液装置与储存装置连接。

9.  根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述耐高温盘管之间设置有循环利用装置。

10.  根据权利要求8所述的装置，其特征在于，两个所述制冷加压成液装置分别与质子交换膜燃料电池装置连接，所述质子交换膜燃料电池分别与电解池和高压泵连接；
或两个所述制冷加压成液装置分别与加压装置连接，所述加压装置与改进的加强型燃料电池连接，所述改进的加强型燃料电池分别与电解池和高压泵连接；
所述改进的加强型燃料电池是在威廉·格罗夫电池加强型电池底部设置强磁体，加压了的氢氧气体与液体接触为伸入接触，并形成漩涡；
优选地，所述装置还包括控制整个所述装置的智控系统。

一种聚热能器以及生产氢气和氧气的方法及其装置
技术领域
本发明涉及太阳能热利用领域，具体而言，涉及一种聚热能器以及生产氢气和氧气的方法及其装置。
背景技术
《氢能-21世纪的绿色能源·毛宗强》教科书的第67页的图3-11展示了一种太阳能塔碟式聚热能器，这种电解或热解生产氢氧的聚热能器是一种比较大型的太阳能发电器。美国、日本和欧洲已经建成一些这样的几千甚至上万KW级的太阳热能试验电站。这种电站的工作原理是：这种装置是将凹形或碟形的聚热能器系统置于塔上，它的主要部件有反射镜阵列、高塔、聚热器、蓄热器、带蒸汽汽缸曲轴连杆机或蒸汽涡轮机的发电机组。反射镜阵列有许多反射凹镜(亦称定日镜)按一定规律排列而成。这些反射镜由智能电脑控制自动跟踪太阳直射光和热(由于光热同体，直射光的热能最强)，并主要是由较深色的半导晶硅体等吸热材料制成。聚热能器吸收太阳光的热能，太阳的反射热能能够投射到聚热能器的窗口里。高塔建在镜阵中央或南侧(如在南半球可建在北侧)。聚热能器可按需要设计成单侧受光或四面受光。当太阳光热能量投射到聚热能器被吸收转变成热能后，便加热盘管内流动着的介质水产生蒸汽，带动蒸汽机及发电机组发电。再由电力分解重组水加化学溶剂的综合介质以形成氢和氧。这种塔式(或碟式)聚热能器的太阳热能利用技术可以产生600-800℃的高压过热蒸汽，可供热化学生产氢氧使用。这 样的氢氧生产技术装置中关键技术部件是反射碟镜和聚热能器，聚热能器中的盘管里流动的是水加化学溶剂或化学物料形成的综合介质，在不消耗化学物质只消耗水和太阳热能的情况下生产氢氧能源。
这里需要重点地提示一下，任何以水为介质生产氢氧的技术是可再生和循环的，也就是说生产出的氢氧在释放了能量以后，还会重新还原生成氢氧化物即水。这个变化过程是：
2(容积)H₂O←→2(容积)H₂+1(容积)O₂
即两单位容积的水经过热化学分解重组成为2单位容积(应当是同样的液体或汽雾体容积)的氢加1单位容积的氧，即容积比例是2←→2+1。所谓容积就是以容器计量的体积。
这种太阳热能所产生的蒸汽用来发电是太阳热能直接用来产生电力的技术装置，电力既可直接利用在生产领域，又可用来电分解水加化学物质的综合介质以重组产生氢氧原燃料。
塔碟式太阳光热能聚集器生产氢氧的技术装备存在以下缺点：
(1)、从表面上看，这种塔碟式太阳能利用装置已经建成一些几千甚至上万KW级的太阳能电站生产电能分解重组生产氢和氧；或者不经过发电程序，只用所吸收聚集的太阳热能直接分解重组聚热能器中盘管里的综合介质生产氢氧。所以，塔碟式聚热器的功率很低，也就是说其关键设备聚热器作用不强，才导致其生产氢氧的能力欠缺。根据对其设备分析可知，该设备的聚热器可能是采取了深色的半导体晶体材料吸热，由于光热同体，这种材料在吸收了太阳热量的同时又在一定程度上遮挡了太阳的光和热，是导致其热效率不高的原因之一。即使将来约50年后，氢同位素核聚变发电成为主电力装备，氢同位素氘和氚本身的生产提取是需要大规模的氢氧 做原始动力的；另外更广泛的交通工具等移动装置所需的非电力的氢氧原燃料还是问题。
(2)、这种塔碟式聚热器的盘管里流动的原设计是水，一无化学溶剂在其中，水的热解或电解都不容易；二是没有把水这种介质泵压成水分子离子或水汽分子团，以提高易解度，利于(光)电解或热解综合介质重组生成氢氧。
(3)、该塔碟式聚热器没有保热的热室效应室，使聚集的热量容易散发，导致效率的降低和熵的增加。
太阳光伏电池电源生产氢氧的技术，用所产氢氧做原燃料再逆转过来生产电力的电池技术。图1是一个太阳光伏电池电能用来生产氢氧的技术工作原理图，在氢氧生产出来以后，还可实行与氢氧生产相反的逆过程，即再以氢氧作原燃料生产电力的电池以供所需。
首先对伏特(打)电池即光伏电池技术大略作一介绍。根据英国科学史家W.C.丹皮尔所著的《科学史》介绍，所谓伏特(打)电池是意大利帕维亚的伏特于1800年发明的原始电池，其所用材料是锌铜等金属盘或化学溶剂，功能是把起电器产生的电流储存起来。那时外来电流主要是摩擦起电器所发电流。后来，英国的科学家麦克斯韦在19世纪中叶就发现了光电效应以及光、电、磁的统一性并预言了电磁波的存在。由于光电效应，太阳光能在伏特电池上可以直接转化为电能，所以，光伏电池也叫做太阳能电池。
光包括波长在0.77-0.39微米的可见光和看不见的红外光和紫外光等等，而且可见光只占1/16波长段，其余15/16的波长段都是不可见光。光实质上都是一种电磁波，也叫光波。所以太阳的光能会直接在光伏电池上由于光伏材料如晶体硅的作用而潜伏转化为电能。光伏电就是光电磁波直接以电子积累极化的形式即非回路流 动的形式潜伏在晶体材料中。简单说就是，太阳的光热能就是电磁热能的一种，而光电磁波既可以从导体传播电能(当然也同时具有热能)，也可以从非导体介质如真空、空气、磁性材料等等传播光电的热能。
光伏电池到现在已经有了很大的发展，主要表现在电池材料的变化和发展上。20世纪80年代半导(晶硅)体的发展使太阳能电池价格下降不少。最近十几年发展出了非晶硅、碲化镉等做原材料的太阳能电池，其成本仅为单晶硅的1/10，回收期也短，1-2年即可，而单晶硅要10-12年。
这类太阳光伏电池直流电制氢氧以及用所制得的氢气和氧气在非光照时间内再使其发生逆过程，以氢氧气体作原燃料的电池电力生产氢氧。这种技术优点是：
(1)、电源的间接来源即氢氧的直接能源无成本，即为取之不尽用之不竭的太阳光能。只是在太阳光能直接转化成光伏电能时才会发生成本。
(2)、这种光伏电池生产氢氧的装置解决了太阳能和用户所需的直接能源之间的稳定介质即可储存的氢氧。
(3)、氢氧确实是未来的主力新能源的标的物，这种太阳能-电解水-制氢氧系统-氢氧加化学溶液及白金或质子交换膜等形成的原燃料电池电力，这样就形成制氢氧和用氢氧正逆两个过程，这当中都由一个决定性的中介物即氢氧连接起来。所以说，氢氧是这种过程不可或缺的新能源。这两个过程各有其作用，前一个过程是生产氢氧，并可根据需要将氢氧液化或固化，提供给中小规模能源需求的用户。后一个工作过程的产品是以氢氧为原燃料的电池电力在非光照时间内通过电解池电解碱性水溶液生产氢氧。还可独立出来 用在特定的以燃料电池电力为动力的移动装备上，特别是用在速度不能太快的人口密集区的交通工具上如城市中的小汽车或公交车等。
利用太阳光伏电池生产氢氧与再逆转回来以氢氧为原燃料生产电力的燃料电池技术存在以下缺点：
(1)、这种光伏技术的显著缺点是吸收分散的太阳能的装置本身还是延续了原来的分散性，没有有效地聚集太阳能的作用机制，即不存在聚集态的物理化学效应。太阳能本身辐射到地球的密度低、分散化并存在昼夜阴晴等的时间限制，以及地域海拔气候等空间位置的限制，不能及时稳定并集约化地提供基础能源。
(2)、利用光伏电力虽然产生了氢氧新型燃料，但也同上一条不能聚集光热能量的缺点有关，所以造成光转电效率仅10％，第二次转换即电能再转换成氢氧的效率再高也会受初次转换效率过低的限制。
(3)、经过以氢氧为原燃料的非燃烧的威廉·格罗夫过程可以再转化成燃料电池能，这种转换的效率挺高，可达60％-80％，是现在普遍的以旧能源为燃料的内燃机转换率的2-3倍。但其根源上太阳光转电的效率之低就决定了这种机制虽然后天充足，还是从根源上就决定了它先天不足的极大限制。只能将其用在速度不能快，能源要求的规模度和集约度不是很高的公共交通工具等装备上。
(4)、这种光伏电池能或氢氧燃料电池能够储存太阳能，在小程度上克服了太阳直接能的昼夜阴晴的时间限制和地域性空间限制。但由于关键的光电的富集度和富集度的保持都相对不足，昼夜阴晴的时限和地域气候的地限问题也就不会有很大的突破了。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种聚热能器，所述的聚热能器能够高效提高太阳能的吸收率，增加叠加的热能，减少热损失。
本发明的第二目的在于提供一种生产氢气和氧气的方法，该方法利用所述的聚热能器提供的高热能，生产氢气和氧气高效，安全无污染。
本发明的第三目的在于提供一种生产氢气和氧气的装置，结构简单，生产氢气和氧气高效，安全无污染。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种聚热能器，包括凹形聚热器，所述凹形聚热器的内壁镀有荧光金属材料层。
本发明提供的聚热能器，在凹形聚热器的内壁镀有荧光层，荧光金属层镀在凹形聚热器上，不仅能反射可见光热，还能反射不可见的X射线、紫外线、红外线、阴极射线等的辐射热能，从而产生较非荧光物质强得多的光热反射和聚集，增加叠加的热能，高效提高太阳能的利用率，超高效产生大量热能。打破了现有的通过改进放热吸热来产生大量热能的固有思维。
其中，凹形聚热器一般由合金板制成，也可由其他常见的材料制成。
优选地，所述荧光金属材料层使用的材料为硫化锌、硫化镉中的任一种。该两种荧光材料具有很好的聚集热的效果。
优选地，所述凹形聚热器的内壁密布凹形体。即聚热能器是大凹形聚热器中套小凹形聚热器，实现了凹形聚热器在反射聚集了太阳光辐射在自身上的第一次热能的同时，又第二次反射和聚集了多个凹形体第一次反射和聚集的热能，这就形成了对太阳光 热能的强反射光热作用再加上强聚热作用的两次反射聚集。由许多小凹形体和凹形聚热器所组成的聚热能器内形成了超强的两次太阳光反射聚集热能，在相当程度上解决了太阳光热能的分散性弱点。
优选地，所述凹形聚热器为双层真空结构。双层真空结构即由两层材质制成的中间为真空的结构，提高了保温效能。这种强聚集并保热的热能就可以源源不断地作用于聚热能器中。
优选地，所述凹形聚热器上设置有凹形的多层色防爆燃耐高温玻璃盖。根据凹形聚热器的温度的反馈，通过智能化控制系统，控制更换不同颜色的防爆燃耐高温玻璃盖。如，若是凹形聚热器的温度太高，则需要遮阳，将防爆燃耐高温玻璃盖的颜色换为深色调；若是凹形聚热器的温度不高，则需要透射阳光，将防爆燃耐高温玻璃盖的颜色换为浅色调。
本发明还提供了一种生产氢气和氧气的方法，包括以下步骤：
将水制成水汽通入制氧溶液中，所述聚热能器为所述制氧溶液提供热源，所述制氧溶液反应生成氧气，所述氧气经制冷加压制成液态氧，即得；
将水制成水汽通入制氢溶液中，所述聚热能器为所述制氢溶液提供热源，所述制氢溶液反应生成氢气，所述氢气经制冷加压制成液态氢，即得。
本发明提供的生产氢气和氧气的方法，利用上述的聚热能器强聚集并保热的热能，使制氧溶液和制氢溶液加快分解重组，产生氢气和氧气。
优选地，所述制氧溶液和所述制氢溶液形成循环利用体系；
所述循环利用体系为氧化物体系、卤化物体系、含硫体系、杂化体系中的任一种。
1.氧化物体系
最简单的过程是用金属氧化物(MeO)作为这种体系的二步循环。
第一步氢形成：3(容积)MeO+1(容积)H₂O→1(容积)Me₃O₄+1(容积)H₂；
第二步氧形成：1(容积)Me₃O₄→3(容积)MeO+1/2(容积)O₂。
其中，金属氧化物中的Me为Mn(锰)，Fe(铁)，Co(钴)中的任一种。
制氢溶液中加入MeO，并通入水汽，反应生成的氢气回收，生成的Me₃O₄通入制氧溶液中，制氧溶液生成的MeO通入制氢溶液，形成循环利用体系。
2.卤化物体系
卤化是指有机化合物分子引入卤素(盐卤)原子的反应，包括氟化、氯化、溴化和碘化。
第一步氢形成：在金属-卤化物体系，氢气的生成反应表示为：3(容积)MeX₂+4(容积)H₂O→1(容积)Me₃O₄+6(容积)HX+1(容积)H₂；
其中Me可以为Mn(锰)和Fe(铁)，X可以为Cl(氯)，Br(溴)和I(碘)。
第二步卤素生成：1(容积)Me₃O₄+8(容积)HX→3(容积)MeX₂+4(容积)H₂O+1(容积)X₂；
第三步氧生成：1(容积)MeO+1(容积)X₂→1(容积)MeX₂+1/2(容积)O₂；
第四步水解：1(容积)MeX₂+1(容积)H₂O→1(容积)MeO+2(容积)HX。
本体系中最著名的循环为UT-3循环，由日本东京大学首先提出，其中金属选用Ca(钙)，卤素选用Br(溴)这种循环也由四步反应生成组成。
UT-3循环a、水分生成：
HBr(溴化氢)：气-固反应，730℃进行，吸热；
1(容积)CaBr₂+1(容积)H₂O→1(容积)CaO+2(容积)HBr
UT-3循环b、O₂(氧)生成：
气-固反应，在550℃进行，1(容积)CaO+1(容积)Br₂→1(容积)CaBr₂+1/2(容积)O₂；
UT-3循环c、Br₂生成：
1(容积)Fe₃O₄+8(容积)HBr→3(容积)FeBr₂+4(容积)H₂O+1(容积)Br₂；
UT-3循环d、H₂(氢)形成：
3(容积)FeBr₂+4(容积)H₂O→1(容积)Fe₃O₄+6(容积)HBr+1(容积)H₂。
3.含硫体系(在此主要介绍IS即碘-硫循环)该循环包括三个反应：
反应一，即本生(Bunsen)反应：
1(容积)SO₂+1(容积)I₂+2(容积)H₂O→2(容积)HI+1(容积)H₂SO₄；
反应二，即硫酸分解反应(氧生成)：
1(容积)H₂SO₄→1(容积)H₂O+1(容积)SO₂+1/2(容积)O₂；
反应三，即氢碘酸分解反应(氢生成)：
2(容积)HI→1(容积)H₂+1(容积)I₂。
4)杂化体系
仅以烃杂化过程为例进行说明。烃杂化过程是以普通碳氢化合物和水蒸汽反应的制氢氧循环，如甲烷-甲醇制氢循环和甲烷-水蒸汽循环。
循环1：1(重量)CH₄(g即克)+1(重量)H₂O(g)→1(重量)CO(g)+3(重量)H₂(g)；
循环2：1(重量)CO(g)+2(重量)H₂(g)→1(重量)CH₃OH(g)；
循环3：1(重量)CH₃OH(g)→1(重量)CH₄+1/2(重量)O₂(g)(电解)。
以上这些循环利用体系中的各化学成分，通过管道的输送，使有效成分在管道内循环利用，只需要外界供给水汽即可达到生产氢气和氧气的目的。
优选地，所述制氧溶液反应生成的氧气和所述制氢溶液反应生成的氢气经质子交换膜燃料电池反应，生成直流电；
所述直流电通过电解池生产氧气和氢气。
在非日照时间内，将光照时间内生产并储存的氢氧原燃料和借用的现有技术装置质子交换膜原燃料电池储存的电力开始一轮新的负载，即质子交换膜原燃料电池的新负载是兼蓄电的负载。在非光照时间内，首先须启动自动控制的智能系统，将氢气和氧气通入质子交换膜氢氧原燃料电池，产生的电力在非光照时间内来电解重组生产液氢和液氧。该过程与太阳热能生 产氢氧的过程正是相反的过程，即消耗氢氧的过程，目的却是一致，即均是生产氢氧。这样不仅突破了生产氢氧的昼夜阴晴等的时间限制，还突破了这种生产的地域性如热带亚热带的阴雨多等的空间限制。一切都以光照与非光照时间来区别，即在光照时间内启动太阳热能主生产过程。在非光照时间内启动质子交换膜氢氧原燃料电池电解重组加了化学溶液的综合介质生产液氢和液氧。
具体地，在非光照时间内，质子交换膜电池的光照感应器首先启动智能系统的电路，智能系统的软系统首先打开氢氧的制冷加压成液装置中储存的氢氧开始供给质子交换膜电池以原燃料。通过电池的双极板上的导气通道分别到达电池的阳极和阴极，反应气体氢氧便经历非燃烧的威廉·格罗夫冷核聚变过程通过电极板上的扩散催化层到达质子交换膜。在膜的阳极一侧，氢气在阳极催化剂的作用下解离为氢质子离子和带负电的电子，氢离子以水合质子H⁺(nH₂O)的形式，在质子交换膜中从一个磺酸基(-SO₃H)转移到另一个磺酸基，最后到达阴极，实现质子导电。质子的这种转移导致阳极出现带负电的电子积累，从而变成一个带负电的端子即负极。与此同时，阴极的氧分子与催化剂激发产生的电子发生反应，变成氧质子离子，使阴极变成带正电的端子即正极，其结果在阳极带负电终端和阴极带正电终端之间因异性相吸的原理便产生一个电压。通过外部电路将极化的两极终端相连，电子流即电流就会通过外部回路从阳极流向阴极，从而产生直流电能。同时，氢离子与氧离子就会发生与分解相反的还原反应过程即重新生成水。
质子膜电池所产生的直流电能流向电解槽，槽中是加了碱性溶剂的水介质，接受了电流以后就分解重组比纯水容易得多的综合介质，从而产生氢氧气体。
本发明还提供了一种生产氢气和氧气的装置，包括所述的聚热能器，所述凹形聚热器内壁设置有耐高温盘管。
本发明提供的生产氢气和氧气的装置，上述的聚热能器为设置在凹形聚热器内壁的耐高温盘管提供能源，耐高温盘管内分别通入制氢溶液和制氧溶液，从而生产氧气和氢气。
优选地，所述耐高温盘管为2个。2个耐高温盘管分别通入制氢溶液和制氧溶液，这样就形成一个生产氢气和氧气的循环利用体系，效率高，易于操作。
优选地，每个所述耐高温盘管的一端与高压泵连接，另一端与制冷加压成液装置连接；
所述制冷加压成液装置与储存装置连接。
高压泵用于将水加压生成水汽，然后将水汽通入耐高温盘管中，耐高温盘管反应生产的氢气或氧气进入制冷加压成液装置，生成液态氢气或液态氧气，生成的液态氢气或液态氧气通入储存装置中，即可保存或输出。
优选地，所述耐高温盘管之间设置有循环利用装置。循环利用装置是通过管道的输送，将生产氢气和氧气的液体除水之外的有效成分在管道内循环利用，只需要外界供给水汽即可达到生产氢气和氧气的目的。
进一步地，两个所述制冷加压成液装置分别与质子交换膜燃料电池装置连接，所述质子交换膜燃料电池分别与电解池和高压泵连接；
或两个所述制冷加压成液装置分别与加压装置连接，所述加压装置与改进的加强型燃料电池连接，所述改进的加强型燃料电池分别与电解池和高压泵连接；
所述改进的加强型燃料电池是在威廉·格罗夫电池加强型电池底部设置强磁体，加压了的氢氧气体与液体接触为伸入接触，并形成漩涡。
这样，改进的加强型燃料电池是在威廉·格罗夫电池加强型的基础上，通过上压下吸型、浓硫酸配制、并在电池底部设置强磁体以及工作气体在分解重组过程中形成的质子带电快速运动等均使法拉第交流电产生，实现了在直流电的基础上再叠加一个交割电流。燃料即高压富纯的氢氧气体在上压即气体压力泵压成与下吸即燃料电池底部设置稀土汝铁硼磁钢的作用下，通过多个串联在一起可增加电压的双极铂电极钣上的导气通道分别到达电池的阳极和阴极。具体过程是，反应气体即氢氧通过电极上的高度浓硫酸溶液这种电解催化质液的扩散与催化作用，在分别向双电极钣的阳极与阴极运动时，在双极钣的阳极一侧，氢气在催化剂的作用下解离为氢质子离子和带负电的电子，氢离子以水合质子即H⁺(nH₂O)的形式，在铂双极钣的阳极一侧转移到阴极一侧，最后到达阴极，实现质子导电。质子的这种转移导致阳极出现带负电的电子积累，从而变成一个带负电的端子即负极。与此同时，阴极的氧分子与电解催化剂激发产生的电子发生反应，变成氧质子离子，使阴极变成带正电的端子即正极，其结果在阳极带负电的终端和阴极带正电的终端之间产生一个极化电位差即电压。如果此时通过外部电路将两极相连，电子流就会通过回路从阳极流向阴极，从而产生直流叠加交流的电能。同时氢离子与氧离子发生还原反应，再生成水。
加强型燃料电池的热动力学优势
优势一，加强型燃料电池的电动势可以得到非常规的提高，可以增加燃料电池的电压；
优势二，加强型燃料电池的效率高；
优势三，加强型燃料电池极化与过电位势强。
该过程中使用加强型燃料电池存在以下优势：
1.加强型燃料电池所转化成的电能与燃料中所包含的能量之比即能量转化率比其他燃料电池高得多，具备其它燃料电池所没有的优点；
2.减少大气污染，环境和谐度高；
3.应用范围广。对氢氧原燃料电池而言，发电后的还原反应只生成纯净水，所以简单地说，我们的加强型燃料电池在载人宇宙飞船等航天器中兼做宇航员饮用水，少可动的零部件，运作安静，这些无声无振动等特点对军事目的是至关重要的。这也就是说，我们的加强型燃料电池除了具备这些方面的优点以外还具有较强的动力和还原水生成等优点，对于军事恶劣生存条件下的活动也就具备了较长时间的坚持支持因素；
4.加强型燃料电池也具备更高度的可靠性和减少占用空间。主要体现在可以减少串联在一起的单电池的数量和规模，节省空间，维护方便。当其负载有变动时，它的反应速度也可以很快。无转动部件磨损也可说是一大优点，因其一般不发生磨擦等；
5.相比较于其他体系的电池能量高是一大特点。如相比较于镍氢电池或锂离子电池，加强型燃料电池既无与外界的物质交换，比能量不会变化，只要不断补充氢氧原燃料，加强型燃料电池具有工作时间更长与输出能量更大的特点；
6.相比较于其他石化能源系统，其排出的工作废物较少，所以，比较容易清理，只要设置必要的辅助系统即可，还有就是需要氢氧提纯的净化或重整装置等等；
7.用加强型燃料电池的存蓄电力解决了解冻液氢和液氧储存设备中的液氢和液氧成为气体氢氧后再输入加强型燃料电池中作为原燃料生产液氢和液氧，液氢和液氧是不会轻易燃烧和爆炸的，运行过程更为安全。
进一步地，所述装置还包括用于控制整个所述装置的智控系统。智控系统控制光照、聚热能器热量、高压泵、制冷加压成液装置、电解池、质子交换膜燃料电池装置、改进的加强型燃料电池等之间的相互协作关系。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的聚热能器，在凹形聚热器的内壁镀有荧光金属材料层，荧光层镀在凹形聚热器上，不仅能反射可见光热，还能反射不可见的X射线、紫外线、红外线、阴极射线等的辐射热能，从而产生较非荧光物质强得多的光热反射和聚集，增加叠加的热能，高效提高太阳能的利用率，超高效产生大量热能。
(2)本发明提供的聚热能器是大凹形聚热器中套小凹形聚热器，实现了凹形聚热器在反射聚集了太阳光辐射在自身上的第一次热能的同时，又第二次反射和聚集了多个凹形体第一次反射和聚集的热能，这就形成了对太阳光热能的强反射光热作用再加上强聚热作用的两次反射聚集。
(3)本发明将凹形聚热器设置为双层真空结构，提高了保温效能，使得强聚集并保热的热能就可以源源不断地作用于聚热能器中。
(4)本发明提供的生产液氢和液氧的方法，利用上述的聚热能器强聚集并保热的热能，使制氧溶液和制氢溶液加快分解重组，产生氢气和氧气。
(5)本发明的制氧溶液和制氢溶液形成循环利用体系，通过管道的输送，使有效成分在管道内循环利用，只需要外界供给水汽即可达到生产氢气和氧气的目的。
(6)本发明还提供了在非光照时间生产液氢和液氧的方法及其设备。
(7)加强型燃料电池采用上压下吸式设计：上压是指运用加大氢氧的供给压力，下吸即在燃料电池容器的底部加设了稀土汝铁硼磁钢，利用磁体吸引气液体，来加强电动力学作用力，也就是加强了燃料电池的电能生产和供给，也同时提高了加强型燃料电池的功能和效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明背景技术中提供的太阳光伏电池电能用来生产氢氧的技术工作原理图；
图2为本发明实施例提供的生产液氢和液氧的装置示意图；
图3为本发明实施例提供的改进的加强型燃料电池示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本 领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图2所示。太阳的光热(由于光热同体)能直接穿过罩在整个聚热能器上的多层色防爆燃耐高温玻璃盖，辐射在特殊的一整个大凹形器中套许多个小凹形聚热器上，所产生的反射聚集光热的能力是超强的，因为它不仅反射了可见光的热能，还反射了不可见光的热能，强辐射热能是作用在本身并不吸收热能而反射热能却最强的荧光物质镀层上，得到叠加的强热能。
同样地，镀了荧光物质的凹形聚热器在反射聚集了太阳光辐射在自身上的第一次热能的同时，又第二次反射和聚集了许多小凹形聚热器所聚集的热能，这就形成了对太阳光热能的两次反射聚集，得到更强的热能，在相当的程度上解决了太阳光热能的分散性弱点。
过程3-1和过程3-2是两个分过程，过程3-1是同一反射聚热保热热能向一型盘管中的综合介质辐射，过程3-2是同一反射聚热保热热能向二型盘管中的综合介质辐射。具体地，由许多小凹形反射聚热器和大凹形聚热器所组成的聚热器内就形成了超强的两次太阳光反射聚集热能。双层真空结构的凹形聚热器具有很好的保热功能。这种强聚集并保热的热能就可以源源不断地作用于聚热能器中的倒 金字塔式的、耐高温的、透光耐高温盘管中的加了化学溶剂的综合介质，并使其加快分解重组产生氢氧。
过程4-1和过程4-2是两个分过程，这两个分过程经过同一个或两个高压泵将水泵压成水汽以后，分别泵入一型和二型两个盘管中。即泵入两个盘管中的是水汽分子离子或水汽团而不是液体水。
泵入一型盘管中的水汽与一型盘管中的一型化学粉剂或物料相混合；泵入二型盘管中的水汽与二型盘管中的二型化学粉剂相混合。参加混合的主要为四种化学体系溶剂中的任一种：氧化物体系、卤化物体系、含硫体系、杂化体系。各体系与水配比的比例又不相同，根据需求进行配比。
过程5-1与过程5-2是两个分过程，经过过程4-1与过程4-2两个分过程以后，两种盘管中的水汽与两种化学粉剂相混合并受热以后，就分别在一型盘管中混合形成一型综合介质，在二型盘管中混合形成二型综合介质。
过程6-1与过程6-2是两个分过程。在这个过程中的一型分解重组室中，一型溶剂分解重组为一型氢化物与氢气；在这个过程中的二型分解重组室中，二型溶剂分解重组为二型氢氧化物与氧气。也就是说在过程6，在两个室中分别完整地形成并输出了氢气与氧气，并使一型化学溶剂和二型化学溶剂分别过滤下来循环使用。
过程7同样分为过程7-1与7-2两个分过程。在分过程7-1中，所生产的氢气经过一型管道进入一型氢气制冷加压站形成液体氢；所生产的氧气经过二型管道进入二型氧气制冷加压站形成液体氧。
过程8同样分为过程8-1与8-2两个分过程。在分过程8-1中，液氢进入液氢储存与输出装置；在分过程8-2中，液氧进入液氧储存与输出装置。
以上是利用太阳能生产氢气和氧气的正过程。为了不受日照的限制，本发明还提供了生产氢气和氧气的反过程。
反过程是利用质子交换膜以氢氧为原燃料电池电力在非光照时间电解重组生产氢氧的过程。反过程虽然是消耗氢氧但却能够生产更多氢氧。通过反过程与正过程结合在一起形成完整的不受时间约束即无论具有太阳光照与没有太阳光照将均能够生产液氢和液氧。
反过程1在非光照时间内，质子交换膜电池的光照感应器首先启动智能系统的电路，智能系统的软系统先打开氢氧的制冷和液化装置中储存的氢氧气体开始供给质子交换膜电池以原燃料。
反过程2分为反过程2-1与反过程2-2两个分过程。反过程2-1是在智能系统的作用下氢气的制冷和加压成液装置中的氢气向质子交换膜电池供给氢气。反过程2-2是在智能系统的作用下氧气的制冷和加压装置中的氧气向质子交换膜电池供给氧气。
反过程3分为反过程3-1与3-2两个分过程。这个过程是质子交换膜电池技术的核心过程。经过3-1和3-2两个分过程，氢氧的制冷和加压装置中的原燃料氢(含氢或富氢)氧(含氧或富氧)通过电池的双极板上的导气通道分别到达电池的阳极和阴极，反应气体氢氧便经历非燃烧的威廉·格罗夫冷核聚变过程通过电极板上的扩散催化层到达质子交换膜。在膜的阳极一侧，氢气在阳极催化剂的作用下解离为氢质子离子和带负电的电子，氢离子以水合质子H⁺(nH₂O)的形式，在质子交换膜中从一个磺酸基(-SO₃H)转移到另一个磺酸基，最后到达阴极，实现质子导电。质子的这种转移导致阳极出现带负电的电子积累，从而变成一个带负电的端子即负极。与此同时，阴极的氧分子与催化剂激发产生的电子发生反应，变成氧质子离子，使阴极变成带正电的端子即正极，其结果在阳极带负 电终端和阴极带正电终端之间因异性相吸的原理便产生一个电压。通过外部电路将极化的两极终端相连，电子流即电流就会通过外部回路从阳极流向阴极，从而产生直流电能。同时，氢离子与氧离子就会发生与分解相反的还原反应过程即重新生成水。
反过程4同样分为反过程4-1与4-2两个分过程，反过程4-1是质子膜电池所产生的正电流流向电解槽，反过程4-2是表示质子膜电池中的负电流流向电解槽，槽中是加了碱性溶剂的水介质，接受了电流以后就分解重组比纯水容易得多的综合介质，从而产生氢氧气体。
质子膜电池的效率较低，可以用加强型燃料电池替换。加强型燃料电池为威廉·格罗夫电池加强型，如图3所示，燃料即高压富纯的氢氧气体在上压即气体压力泵压成与下吸即燃料电池底部设置稀土汝铁硼磁钢的作用下，通过多个串联在一起可增加电压的双极铂电极钣上的导气通道分别到达电池的阳极和阴极。具体过程是，反应气体即氢氧通过电极上的高度浓硫酸溶液这种电解催化质液的扩散与催化作用，在分别向双电极钣的阳极与阴极运动时，在双极钣的阳极一侧，氢气在催化剂的作用下解离为氢质子离子和带负电的电子，氢离子以水合质子即H⁺(nH₂O)的形式，在铂双极钣的阳极一侧转移到阴极一侧，最后到达阴极，实现质子导电。质子的这种转移导致阳极出现带负电的电子积累，从而变成一个带负电的端子即负极。与此同时，阴极的氧分子与电解催化剂激发产生的电子发生反应，变成氧质子离子，使阴极变成带正电的端子即正极，其结果在阳极带负电的终端和阴极带正电的终端之间产生一个极化电位差即电压。如果此时通过外部电路将两极相连，电子流就会通过回路从阳极流向阴极，从而产生比普通燃料电池稍微多些的直流电能。
需要重点说明的是：该上压下吸的设计其实质是在自然大气压和地球磁力基础上人工施加的二次压力和磁力，其中，人工磁力相当于加强了的自然磁力。人工磁力与自然磁力方向相同，工作气液体的运动方向也与此方向相同。
为了确保上压的氢氧气体的工作压力和在底部形成一个工作漩涡，将威廉·格罗夫的氢氧气体与综合介质的气液界面接触改为伸入接触，可以通过把加压的氢氧气体导管末端加一个淋浴式喷头伸入综合介质中实现。所加气压大小与水加浓硫酸介质的浓度高低需要一个互融性试验，就是说，工作气体的压力加大必须要硫酸浓度所催解，从而反应在电动势的加大；硫酸浓度的提高也须气体压力供上，工作气体压力与硫酸浓度双双达到极限平衡，此时的电动势也就不再因增加高压氢氧的供给和提高硫酸浓度而增大，这就在技术上达到了产品即电力输出的最大化。由于底部磁场的磁感应效应，加快了速度的氢氧气体在接近或到达底部的磁场进入法拉第过程核心区时，就以加了浓硫酸的水综合介质为导体从不同方向接近底部磁场并发生相互碰撞和法拉第式的分子间摩擦，再加上强硫酸等的作用，就会形成围绕着磁场的螺旋式漩涡，此漩涡交割磁场的磁力线，产生很强的电流。
这样，除了在威廉·格罗夫过程所分解的少数氢氧工作气体以外，绝大多数的工作气体在法拉第的强相互作用过程就会分解为质子并导电，氢质子所导负电子与阳极已存的负电子积累形成叠加；而氧质子所导的正电就与阴极已存的正电子积累形成叠加，两类叠加的电荷电动势是强上加强的。在这种情况下，接通外部回路，就必然形成从阳极到阴极的超强双电流，即直流电加交流电的双电流。 鉴于此，本发明中的加强型燃料电池的底部磁体还可以设计成更强的U型。
同时总过程所产生的氢离子与氧离子发生还原反应，再生成水。
加强型燃料电池的热动力学优势
优势一，加强型燃料电池的电动势可以得到很大的提高，可以增加燃料电池的电压。具体地，1、本发明的燃料电池采用上压下吸型的设计，电解催化剂的高度浓化，作用成分激烈碰撞和反应，电化的过程一定会产生比其他燃料电池高的电化温度，温度升高加速了电化学反应，引起电荷活跃度和流动度提高；2、在电池容器的底部安装了人工稀土汝铁硼磁钢，使燃料电池的磁场中达到一定的高速运动，除了与其他燃料电池一样会有分解质子的冷核聚变而产生非燃烧的较多直流电流以外，还产生了一个额外叠加的电流，从下吸的方面增加了电池的工作压力，增加了电动势的正相关因素。
优势二，加强型燃料电池的效率高；本发明中的电池体系是封闭性的体系，氢氧原燃料加强碰撞是在稀土汝铁硼磁钢所形成的磁力场中运动，在产生氢氧原燃料电解催化以外的与磁场做相对运动的交割效应产生超过直流电的交流电电荷积累和电动势。
优势三，加强型燃料电池极化与过电位处于强势。
该过程中使用加强型燃料电池存在以下优势：
1.加强型燃料电池所转化成的电能与燃料中所包含的能量之比即能量转化率比其他燃料电池高得多，具备其它燃料电池所没有的优点；
2.减少大气污染，环境和谐度高；
3.应用范围广。对氢氧原燃料电池而言，发电后的还原反应只生成纯净水，所以简单地说，我们的加强型燃料电池在载人宇宙飞 船等航天器中兼做宇航员饮用水，少可动的零部件，运作安静，这些少声无振动等特点对军事目的是至关重要的。这也就是说，我们的加强型燃料电池除了具备这些方面的优点以外还具有较强的动力和还原水生成等优点，对于军事恶劣生存条件下的活动也就具备了较长时间的坚持支持因素；
4.加强型燃料电池也具备更高度的可靠性和减少占用空间。主要体现在可以减少串联在一起的单电池的数量和规模，节省空间，维护方便。当其负载有变动时，它的反应速度也可以很快。少转动部件磨损也可说是一大优点，因其一般不发生磨擦等；
5.相比较于其他体系的电池能量高是一大特点。如相比较于本技术借用的质子交换膜燃料电池、镍氢电池或锂离子电池，自带生产氢氧的电解池的加强型燃料电池既无与外界的物质交换，比能量不会变化，只要不断补充氢氧原燃料，加强型燃料电池具有工作时间更长与输出能量更大的特点；
6.相比较于其他石化能源系统，其排出的工作废物较少，所以，比较容易清理，只要设置必要的辅助系统即可，还有就是需要氢氧提纯的净化或重整装置等等；
7.用加强型燃料电池的存蓄电力解决了解冻液氢和液氧储存设备中的液氢和液氧成为气体氢氧后再输入加强型燃料电池中作为原燃料生产液氢和液氧，液氢和液氧是不会轻易燃烧和爆炸的，运行过程更为安全。
反过程5分为反过程5-1和5-2两个分过程。反过程5-1是将电解槽中所生产出来的氢气输往氢气制冷加压装置制作液体氢；反过程5-2是将电解槽中所产生的氧气输往氧气制冷加压装置制作液体氧。
本发明通过正反两个过程形成完整的生产液体氢氧的全过程，该过程无论是在光照时间空间之内，还是在非光照时间空间之内都可以生产液体氢氧，只不过在光照时空之内是用太阳光热能聚集器生产液氢和液氧。此时的质子交换膜或更替的加强型燃料电池的电力只是起辅助作用，如将水泵压雾化成汽体状在光照时间内供给聚热器生产氢氧；在非光照时间内质子交换膜或替换的加强型燃料燃料电池不仅供给电解池电力以便生产氢氧气体，还要完成氢氧气体的制冷加压并液化成液氢和液氧，这就为全面大规模的商业价值化打下了坚实的使用价值基础。
本发明提供的装置还包括用于控制整个所述装置的智控系统。智控系统控制光照、聚热能器热量、高压泵、制冷加压成液装置、电解池、质子交换膜燃料电池装置、改进的加强型燃料电池等之间的相互协作关系，以达到合理利用太阳光照热量的目的。
具体地，智控系统主要通过以下指标进行控制：
正相关指标1：K/S是表示即时的开尔文温度的强度指标，这种热力学温度不同于温度的程度标志即摄氏度，而是表示摄氏度所标志的物体整体热量含量，也可以表征聚热器整体热能承受程度和优质性。依此指标作为智控指标，如超过某部分或整体装置热能的安全范围内的承载力，就可以更换聚热器的深色玻璃盖直至关闭。
正相关指标2：KJ/cm³是表示辐射通量受体接受强度与反映单位体积上接受的反辐射通量强度，在某种条件下，辐射就等于反射，或者说，反射就等于辐射。这种计量单位中的KJ是千焦，cm³为光热受体体积，表示即时的可见光与不可见光的所有热能的聚集吸收或发出热量的程度。该系统控制根据运行 中的即时曲线进行，既然是曲线，就有反应其强度的斜率即tan值即Y/X，需根据运行实际设计软件程序来解决。
正相关指标3：B/S是保热性的计量单位，这个相对性指标可以根据外部辐射热量的变化S比聚热器中的介质温度变化B的相对的恒定性来制定。这样给出的实际运行曲线是运行在直角坐标系的第一限象内的，也就是说，计量这种曲线的斜率即tan值即Y/X具有意义，Y值是保热热度，X是时间的延续变量，这个斜率也是理论上从0-1，是反应热室效应的有效性的指标。
以上这三项强度指标是与总的功效函数正相关的指标，也就是在总公式的右边的分数式的分子中以代数和的形式存在。
分母中也有三项因素是与总功效负相关的，即水汽加化学溶剂的供应强度，光热阻，光热散。
负相关指标1：Z1/S·cm³是指水加化学溶剂形成的综合介质在加大其供给强度时是降温来保护装置的，首先需采取的有效措施，但有其作用限度，可根据实践制定其在智能系统中的降低热强度的限度，其作用范围也在0-1之内。
负相关指标2：Z2/S·cm³是更换聚热器表面所加的有色玻璃盖等措施可以带来的降温措施的反应指标，表示一定时间内单位体积热能的减少度。
负相关指标3：Z3/S·cm³是反应热散失的指标，不过在我们的聚热能器中，这种光热阻的强度是弱的，可根据实践计量这种散失而反应在智能控制系统中，它总归是一种光热的负相关因素。
这样，总技术(而非经济)的功效公式为：受体光热所能承受的开尔文温度+聚热器整体的反射太阳光热的强度+聚热器的热室效应即保热强度/综合介质的供给强度+光热阻度+热散失度。聚热能器的智能控制系统就可以根据这些计量单位来制定程序或称软件，来自动控制液氢液氧的生产过程了。
仅以氢氧指标所说明的总经济效率的公式为：光照时与非光照时的基本可以说是全天候整体太阳热能聚热保热包括质子交换膜或替代的加强型燃料电池装置生产液氢液氧的总量/在全天候中用燃料电池为生产氢氧起附属作用和在非光照时起主要作用所消耗的氢氧总量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。