CN107191266B - 一种生物尿素发电*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物尿素发电***，包括：尿素溶液电解罐，其内设置正极、负极、尿素溶液入口和气体出口；尿素溶液供给装置，其出口与尿素溶液入口连接；380V/220V外加交流电源，其与交直流逆变器的交流输入端连接，交直流逆变器的直流输出端与正极和负极连接；储气罐，其入口与气体出口连接，储存尿素溶液电解罐内产生的气体；燃气发动机，其输入端通过输气管路与储气罐出口连接；发电机，其输入端与燃气发动机输出端连接；动力配电箱，其输入端与发电机输出端连接。本发明的有益效果：利用人或动物的尿液，通过电解实现一种尿液即为尿素溶液电解后发电的完整发电***，完全实现生物能源发电。

Description

一种生物尿素发电***
技术领域
本发明涉及发电技术领域，具体而言，涉及一种生物尿素发电***。
背景技术
随着世界石油燃料的日益短缺和对温室气体排放危害的认识，氢燃烧由于热量高，不产生CO和CO2仅产生水的特点，而被日益关注。许多研究表明，有机物质制氢或发电有望可持续性解决一些环境和能源问题，有机物生物产氢或发电是其卫生无害化和资源化途径的重要选择之一。
尿液是我们身体大循环排出的“废物”，成分是95％的水加5％的代谢物，其中尿素占2％。一个尿素分子含有4个氢原子，最关键的是，尿素中的氢原子不像水中的氢原子那样结合得很紧密，因此“拆开”这些化学键所需的能量会比较少，这样将使得制氢的效率更高。尿素溶液在电解状态下，会产生氢气，氢气作为燃料可使燃气发动机做功，从而带动发电机发电。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种生物尿素发电***，利用人或动物的尿液，通过电解实现一种尿液即为尿素溶液电解后发电的完整发电***，完全实现生物能源发电。
本发明提供了一种生物尿素发电***，包括：
尿素溶液电解罐，其内设置正极、负极、尿素溶液入口和气体出口，用于储存尿素溶液并对尿素溶液进行电解；
尿素溶液供给装置，其出口与所述尿素溶液入口连接，为所述尿素溶液电解罐提供尿素溶液；
380V/220V外加交流电源，其与交直流逆变器的交流输入端连接，所述交直流逆变器的直流输出端与所述正极和所述负极连接，为所述正极和所述负极提供电解电源；
储气罐，其入口与所述气体出口连接，储存所述尿素溶液电解罐内产生的气体，为燃气发动机提供气体燃料；
燃气发动机，其输入端通过输气管路与所述储气罐出口连接，将气体燃烧产生的能量传递给发电机；
发电机，其输入端与所述燃气发动机输出端连接，将气体燃料燃烧产生的能量转换成电能；
动力配电箱，其输入端与所述发电机输出端连接，将所述发电机产生的电能输送至用户。
作为本发明进一步的改进，所述尿素溶液电解罐内设置镍合金催化剂。
作为本发明进一步的改进，所述尿素溶液供给装置包括：
尿素源，其通过尿液输送管路与尿素脱水机入口连接；
尿素脱水机，其出口通过管路与所述尿素溶液入口连接；
流量计，其设于所述尿素脱水机和所述尿素溶液电解罐之间的管路上。
作为本发明进一步的改进，所述储气罐和所述燃气发动机之间的输气管路上依次设有丝网过滤机、冷干脱水机、增压风机和阻火器，所述丝网过滤机入口通过管路与所述储气罐出口连接，所述丝网过滤机出口通过管路与所述冷干脱水机入口连接，所述冷干脱水机出口通过管路与所述增压风机入口连接，所述增压风机出口通过管路与所述阻火器入口连接，所述阻火器出口通过管路与所述燃气发动机输入端连接。
作为本发明进一步的改进，所述发电机输出端通过动力电缆与所述动力配电箱输入端连接，所述发电机和所述动力配电箱之间的动力电缆上设置开关箱，所述开关箱输入端与所述发电机输出端连接，所述开关箱输出端与所述动力配电箱输入端连接。
作为本发明进一步的改进，所述动力配电箱包括就地用动力配电箱和远方用户动力配电箱，所述就地用动力配电箱和所述远方用户动力配电箱的输入端均与所述开关箱输出端连接。
作为本发明进一步的改进，所述尿素溶液电解罐底部设有废水排放阀。
作为本发明进一步的改进，所述储气罐上设有压力计。
作为本发明进一步的改进，所述尿素溶液电解罐的罐体外壳接地。
作为本发明进一步的改进，所述交直流逆变器的直流输出端通过低压铜芯铠装三芯电缆与所述正极和所述负极连接。
本发明的有益效果为：
1、尿液方便容易获得，节约能源，***安全可靠，实现综合新能源发电；
2、利用人或动物的尿液，电解产生氢气后，作为燃料发电，减少了环境的污染；
3、采用镍合金作为催化剂，可以加速尿素溶液的电解，提高电解效率。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种生物尿素发电***的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的一种生物尿素发电***的平面布置图。
图中，
1、交直流逆变器；2、尿素溶液电解罐；2-1、正极；2-2、负极；2-3、废水排放阀；3、储气罐；3-1、压力计；4、丝网过滤机；5、冷干脱水机；6、增压风机；7、阻火器；8、燃气发动机；9、发电机；10、开关箱；11、就地用动力配电箱；12、用户动力配电箱；13、尿素源；14、尿素脱水机；15、流量计；16、380V/220V外加交流电源。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1和2所示，本发明实施例的一种生物尿素发电***，包括：尿素溶液供给装置、380V/220V外加交流电源16、尿素溶液电解罐2、储气罐3、燃气发动机8、发电机9、动力配电箱。
尿素溶液电解罐2内设置正极2-1、负极2-2、尿素溶液入口和气体出口，用于储存尿素溶液并对尿素溶液进行电解。尿素溶液供给装置出口与尿素溶液入口连接，为尿素溶液电解罐2提供尿素溶液。380V/220V交流电源16与交直流逆变器1的交流输入端连接，交直流逆变器1的直流输出端与正极2-1和负极2-2连接，为正极2-1和负极2-2提供电解电源。其中，交直流逆变器1的直流输出端通过低压铜芯铠装三芯电缆与正极2-1和负极2-2连接。储气罐3入口与气体出口连接，储存尿素溶液电解罐2内产生的气体，为燃气发动机8提供气体燃料。燃气发动机8输入端通过输气管路与储气罐3出口连接，将气体燃烧产生的能量传递给发电机9。发电机9输入端与燃气发动机8输出端连接，将气体燃料燃烧产生的能量转换成电能。动力配电箱输入端与发电机9输出端连接，将发电机9产生的电能输送至用户。尿素溶液电解罐2中尿素电解反应为：阳极CO(NH2)2+8OH--6e-＝CO3 2-+N2+6H20，阴极6H2O+6e-＝3H2+6OH-。其电解产物气体主要为氢气，并有很少量的氮气。
进一步的，为了加速尿素溶液的电解，提高电解效率，尿素溶液电解罐2内设置镍合金催化剂。
进一步的，尿素溶液供给装置包括：尿素源13、尿素脱水机14和流量计15。尿素源13通过尿液输送管路与尿素脱水机14入口连接。尿素脱水机14出口通过管路与尿素溶液入口连接。流量计15设于尿素脱水机14和尿素溶液电解罐2之间的管路上，用于测量输送的尿素的流量。
进一步的，为了对电解后的气体进行处理，储气罐3和燃气发动机8之间的输气管路上依次设有丝网过滤机4、冷干脱水机5、增压风机6和阻火器7，丝网过滤机4入口通过管路与储气罐3出口连接，丝网过滤机4出口通过管路与冷干脱水机5入口连接，冷干脱水机5出口通过管路与增压风机6入口连接，增压风机6出口通过管路与阻火器7入口连接，阻火器7出口通过管路与燃气发动机8输入端连接。其中，丝网过滤机4对气体进行过滤处理，冷干脱水机5对过滤处理后的气体进行脱水处理，增压风机6对脱水后的气体进行增压处理，阻火器7对增压后的气体进行阻燃处理。
进一步的，为了实现发电后的电源输出，发电机9输出端通过动力电缆与动力配电箱输入端连接，发电机9和动力配电箱之间的动力电缆上设置开关箱10(即为断路器箱)，开关箱10输入端与发电机9输出端连接，开关箱10输出端与动力配电箱输入端连接。其中，动力配电箱包括就地用动力配电箱11和远方用户动力配电箱12，就地用动力配电箱11和远方用户动力配电箱12的输入端均与开关箱10输出端连接。就地用动力配电箱11用于为就地设备所需输送电源，远方用户动力配电箱12用于输送电源至远方用户。
进一步的，为了排出尿素溶液电解罐2内电解后的废水，尿素溶液电解罐2底部设有废水排放阀2-3。
进一步的，储气罐3上设有压力计3-1，对储气罐3内的压力实时监测。
尿素溶液电解罐2的罐体外壳接地。
本发明的生物尿素发电***除远方用户动力配电箱12外，其它所有设备均安装在尿素电解发电车间厂房内部，实现统一管理。
具体使用时：
380/220V交流外加电源，经过交直流逆变器，转换为直流电源，输送至尿素溶液电解罐的正极和负极，提供电解电源。
将尿素溶液脱水处理后的尿素溶液输送至尿素电解罐中进行电解反应得到最终产物氢气。
将气体输送至储气罐，经过丝网过滤机过滤，冷水脱水机脱去水分，再经过增压风机增压，经过阻火器阻燃后进入燃气发动机，燃气发动机带动发电机发电，发出的电经断路器箱后引至所需的动力配电箱，输送电源至用户。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种生物尿素发电***，其特征在于，包括：
尿素溶液电解罐(2)，其内设置正极(2-1)、负极(2-2)、尿素溶液入口和气体出口，用于储存尿素溶液并对尿素溶液进行电解；
尿素溶液供给装置，其出口与所述尿素溶液入口连接，为所述尿素溶液电解罐(2)提供尿素溶液；
380V/220V外加交流电源(16)，其与交直流逆变器(1)的交流输入端连接，所述交直流逆变器(1)的直流输出端与所述正极(2-1)和所述负极(2-2)连接，为所述正极(2-1)和所述负极(2-2)提供电解电源；
储气罐(3)，其入口与所述气体出口连接，储存所述尿素溶液电解罐(2)内产生的气体，为燃气发动机(8)提供气体燃料；
燃气发动机(8)，其输入端通过输气管路与所述储气罐(3)出口连接，将气体燃烧产生的能量传递给发电机(9)；
发电机(9)，其输入端与所述燃气发动机(8)输出端连接，将气体燃料燃烧产生的能量转换成电能；
动力配电箱，其输入端与所述发电机(9)输出端连接，将所述发电机(9)产生的电能输送至用户；
其中，所述尿素溶液供给装置包括：
尿素源(13)，其通过尿液输送管路与尿素脱水机(14)入口连接；
尿素脱水机(14)，其出口通过管路与所述尿素溶液入口连接；
流量计(15)，其设于所述尿素脱水机(14)和所述尿素溶液电解罐(2)之间的管路上；
所述储气罐(3)和所述燃气发动机(8)之间的输气管路上依次设有丝网过滤机(4)、冷干脱水机(5)、增压风机(6)和阻火器(7)，所述丝网过滤机(4)入口通过管路与所述储气罐(3)出口连接，所述丝网过滤机(4)出口通过管路与所述冷干脱水机(5)入口连接，所述冷干脱水机(5)出口通过管路与所述增压风机(6)入口连接，所述增压风机(6)出口通过管路与所述阻火器(7)入口连接，所述阻火器(7)出口通过管路与所述燃气发动机(8)输入端连接。
2.根据权利要求1所述的生物尿素发电***，其特征在于，所述尿素溶液电解罐(2)内设置镍合金催化剂。
3.根据权利要求1所述的生物尿素发电***，其特征在于，所述发电机(9)输出端通过动力电缆与所述动力配电箱输入端连接，所述发电机(9)和所述动力配电箱之间的动力电缆上设置开关箱(10)，所述开关箱(10)输入端与所述发电机(9)输出端连接，所述开关箱(10)输出端与所述动力配电箱输入端连接。
4.根据权利要求3所述的生物尿素发电***，其特征在于，所述动力配电箱包括就地用动力配电箱(11)和远方用户动力配电箱(12)，所述就地用动力配电箱(11)和所述远方用户动力配电箱(12)的输入端均与所述开关箱(10)输出端连接。
5.根据权利要求1所述的生物尿素发电***，其特征在于，所述尿素溶液电解罐(2)底部设有废水排放阀(2-3)。
6.根据权利要求1所述的生物尿素发电***，其特征在于，所述储气罐(3)上设有压力计(3-1)。
7.根据权利要求1所述的生物尿素发电***，其特征在于，所述尿素溶液电解罐(2)的罐体外壳接地。
8.根据权利要求1所述的生物尿素发电***，其特征在于，所述交直流逆变器(1)的直流输出端通过低压铜芯铠装三芯电缆与所述正极(2-1)和所述负极(2-2)连接。
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