CN206947968U - 能量循环式充电*** - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种能量循环式充电***，包括甲醇水重整制氢装置、氢燃料电池、甲醇制备设备、自然能源发电装置、电能存储单元、电解水装置、充电装置；自然能源发电装置分别连接电解水装置、充电装置，为电解水装置及充电装置提供电能；充电***还包括二氧化碳收集装置，用于收集从甲醇水重整制氢装置制氢时释放的二氧化碳，二氧化碳作为甲醇制备设备制备甲醇的原料；电解水装置利用自然能源发电装置发出的电能电解水，生成氢气和氧气，氢气作为甲醇制备设备制备甲醇的原料。本实用新型提出充电***，可将大自然的能源以甲醇的方式存储，而后利用收集的甲醇制氢发电，在某种情况下做到无需其他外界的能源，为清洁能源的研究提供新的参考。

Description

能量循环式充电***

技术领域

本实用新型属于充电技术领域，涉及一种充电***，尤其涉及一种能量循环式充电***。

背景技术

人类历史的发展历程同能源的应用密切相关，随着第一次工业革命对煤炭的大量使用开始，人类进入工业文明时代，陆续开发利用石油、天然气、核能、水能、太阳能、风能等不同形式的能源。

上世纪七十年代的能源危机引发了人类对能源的深度思考：地球上不缺能源，缺的是更高效的能源转化技术。

现有的除煤炭、石油、天然气之外的能源中，核能、水能、太阳能、风能目前应用较为广泛，但都存在很多缺点，不能作为提供稳定电源的能源依靠。

此外，随着电动汽车的逐步普及，如何为电动汽车充电已经成为最近急需解决的问题。现有的充电方式是利用电网的电能，而当今电能主要还是依靠煤炭、石油、天然气等不可再生资源。同时，在一些较为偏远的地区，电网建设需要的投资额较高，从而在一定程度上制约了电动汽车的发展。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的充电***，以便克服现有充电***存在的上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种能量循环式充电***，可将大自然的能源以甲醇的方式存储，而后利用收集的甲醇制氢发电，在某种情况下做到无需其他外界的能源，为清洁能源的研究提供新的参考。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种能量循环式充电***，所述充电***包括：甲醇水重整制氢装置、氢燃料电池、甲醇制备设备、储存容器、太阳能发电装置、风能发电装置、电能存储单元、电解水装置、充电装置；

所述甲醇水重整制氢装置连接氢燃料电池，将制得的氢气输送至氢燃料电池，氢燃料电池连接甲醇水重整制氢装置、充电装置，为甲醇水重整制氢装置、充电装置及氢燃料电池自身提供工作所需的电能；

所述太阳能发电装置、风能发电装置分别连接电解水装置、充电装置，为电解水装置及充电装置提供工作所需的电能；

所述充电装置包括充放电控制电路、充电接口，充放电控制电路连接充电接口；

所述充电***还包括二氧化碳收集装置，用于收集从甲醇水重整制氢装置制氢时释放的二氧化碳，二氧化碳作为甲醇制备设备制备甲醇的原料；

所述电解水装置利用太阳能发电装置或/和风能发电装置发出的电能电解水，生成氢气和氧气，氢气作为甲醇制备设备制备甲醇的原料；

所述甲醇制备设备包括：氮气输送装置、氢气输送装置、二氧化碳输送装置、第一混合器、第二混合气、微型固定床反应器、背压阀、醇水分离器、色谱仪、甲醇液化装置、甲醇收集容器、主控模块；所述二氧化碳输送装置连接所述储存容器收集二氧化碳的一侧；制备得到的甲醇输送至储存容器的甲醇水混合液一侧；

所述氮气输送装置包括氮气存储容器、第一输送管路，第一输送管路设有第一截止阀、第一质量流量计；

所述二氧化碳输送装置包括二氧化碳存储容器、第二输送管路，第二输送管路设有第二截止阀、第二质量流量计；

所述氢气输送装置包括氢气存储容器、第三输送管路、第四输送管路，第三输送管路设有第三截止阀、第三质量流量计，第四输送管路设有第四截止阀、第四质量流量计；

所述氢气存储容器通过第三输送管路与第一输送管路连接，第三输送管路与第一输送管路交汇于一第一三通阀；

所述氢气存储容器通过第四输送管路与第二输送管路连接，第四输送管路与第二输送管路交汇于一第一四通阀；

所述第一三通阀与第一混合器连接，第一混合器的另一端与第二三通阀连接；第二三通阀通过第五输送管路连接微型固定床反应器，第五输送管路设有第五质量流量计、压强计；

所述微型固定床反应器的另一端连接第四三通阀，第四三通阀还连接背压阀，背压阀的另一端连接一第二四通阀；

所述第一四通阀与第二混合器连接，第二混合器的另一端与第三三通阀连接；醇水分离器、第二三通阀连接第三三通阀，醇水分离器、甲醇液化装置、色谱仪连接第二四通阀；甲醇液化装置与甲醇收集容器连接；所述主控模块控制各个部件动作。

一种能量循环式充电***，所述充电***包括：甲醇水重整制氢装置、氢燃料电池、甲醇制备设备、自然能源发电装置、电能存储单元、电解水装置、充电装置；

所述甲醇水重整制氢装置连接氢燃料电池，将制得的氢气输送至氢燃料电池，氢燃料电池连接甲醇水重整制氢装置、充电装置，为甲醇水重整制氢装置、充电装置及氢燃料电池自身提供工作所需的电能；

所述自然能源发电装置分别连接电解水装置、充电装置，为电解水装置及充电装置提供工作所需的电能；

所述充电装置包括充放电控制电路、充电接口，充放电控制电路连接充电接口；

所述充电***还包括二氧化碳收集装置，用于收集从甲醇水重整制氢装置制氢时释放的二氧化碳，二氧化碳作为甲醇制备设备制备甲醇的原料；

所述电解水装置利用自然能源发电装置发出的电能电解水，生成氢气和氧气，氢气作为甲醇制备设备制备甲醇的原料。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的能量循环式充电***，可将大自然的能源以甲醇的方式存储，而后利用收集的甲醇制氢发电，在某种情况下做到无需其他外界的能源，为清洁能源的研究提供新的参考。

附图说明

图1为本实用新型能量循环式充电***的组成示意图。

图2为本实用新型能量循环式充电***中甲醇制备设备的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

实施例一

请参阅图1，本实用新型揭示一种能量循环式充电***，所述充电***包括：甲醇水重整制氢装置1、氢燃料电池2、甲醇水储存容器9、甲醇制备设备3、太阳能发电装置4、风能发电装置5、电能存储单元6、电解水装置7、充电装置8。

所述甲醇水重整制氢装置1连接甲醇水储存容器9、氢燃料电池2，将利用从甲醇水储存容器9输送的甲醇水原料通过气化、重整、膜分离制得的氢气输送至氢燃料电池2，氢燃料电池2连接甲醇水重整制氢装置1、充电装置8，为甲醇水重整制氢装置1、充电装置8及氢燃料电池自身提供工作所需的电能(利用氢气与空气中的氧气发生氧化还原反应发电)。

甲醇水重整制氢装置1、氢燃料电池2组成甲醇水重整制氢发电***，甲醇水重整制氢发电***的基本组成是本领域技术人员可以根据本申请人的相关专利能基本实现的(如四件授权的发明专利：中国专利CN201210339912.2，一种利用甲醇水制备氢气的***及方法；中国专利CN201310578035.9，即时制氢发电***及方法；中国专利CN201310520538.0,一种即时制氢发电***及方法；中国专利CN201410621689.X，甲醇水制氢***的重整器、甲醇水制氢***及制氢方法)，这里不做赘述。

所述太阳能发电装置4、风能发电装置5分别连接电解水装置7、充电装置 8，为电解水装置7及充电装置8提供工作所需的电能。当然，太阳能发电装置 4、风能发电装置5还可以将部分电能存储于电能存储单元6(如锂电池或其他电池)，在需要电能时再通过电能存储单元6提供。

所述充电装置8包括充放电控制电路、充电接口，充放电控制电路连接充电接口；充电装置8的充放电控制电路是本领域技术人员可以根据现有技术实现的，并非本申请的着重改进点，这里不多作赘述。

所述充电***还包括二氧化碳收集装置，用于收集从甲醇水重整制氢装置制氢时释放的二氧化碳，二氧化碳作为甲醇制备设备制备甲醇的原料。

收集二氧化碳的容器可以与甲醇水储存容器共用一个储存容器，其中设置隔板及推动机构，隔板的一侧设置反应液体，另一侧设置氢气发电***释放、而后被压缩的液态或固态的二氧化碳；推动机构根据两侧的液位变化控制推杆的动作。

所述电解水装置7利用太阳能发电装置4或/和风能发电装置5发出的电能电解水，生成氢气和氧气，氢气作为甲醇制备设备3制备甲醇的原料。

所述甲醇制备设备的组成，本申请人已经另外申请专利，但为了能使本实用新型公开充分，因此略做介绍。

请参阅图2，所述甲醇制备设备包括：氮气输送装置A1、氢气输送装置A2、二氧化碳输送装置A3、第一混合器A4、第二混合气A5、微型固定床反应器A7、背压阀A8、醇水分离器A6、色谱仪A9、甲醇液化装置、甲醇收集容器、主控模块。

微型固定床反应器是本领域技术人员可以根据本申请的描述了解的，其为体积较小的固定床反应器。同时，中国专利CN200610023343.5涉及一种主要用于实验室常压下多相催化反应评价的微型固定床反应器,尤其涉及一种新型套管反应器。从上述2006年申请的专利中，可以获知，“微型固定床反应器”是本领域技术人员的惯用技术手段，这里不做更详细的介绍。

所述氮气输送装置A1包括氮气存储容器、第一输送管路，第一输送管路设有第一截止阀A11、第一质量流量计A12。

所述二氧化碳输送装置A3包括二氧化碳存储容器、第二输送管路，第二输送管路设有第二截止阀、第二质量流量计。

所述氢气输送装置A2包括氢气存储容器、第三输送管路、第四输送管路，第三输送管路设有第三截止阀、第三质量流量计，第四输送管路设有第四截止阀、第四质量流量计。

所述氢气存储容器通过第三输送管路与第一输送管路连接，第三输送管路与第一输送管路交汇于一第一三通阀A13。所述氢气存储容器通过第四输送管路与第二输送管路连接，第四输送管路与第二输送管路交汇于一第一四通阀A14。

所述第一三通阀A13与第一混合器A4连接，第一混合器A4的另一端与第二三通阀A15连接；第二三通阀A15通过第五输送管路连接微型固定床反应器A7，第五输送管路设有第五质量流量计、压强计。

所述微型固定床反应器A7的另一端连接第四三通阀A16，第四三通阀A16 还连接背压阀A8，背压阀A8的另一端连接一第二四通阀A10。

所述第一四通阀A14与第二混合器A5连接，第二混合器A5的另一端与第三三通阀A17连接；醇水分离器A6、第二三通阀A15连接第三三通阀A17，醇水分离器A6、甲醇液化装置、色谱仪A9连接第二四通阀A10；甲醇液化装置与甲醇收集容器连接。

所述主控模块控制各个部件动作，先控制高纯氮气和高纯氢气以设定的比例经过第一混合器混合后通过催化剂床层排空，待催化剂还原完成后切换气体为氢气和二氧化碳的混合气，气体通过催化剂床层经背压阀升压到一定压力再经醇水分离器分离出产物甲醇和水，未反应的气体经过原料气补充后继续通过反应器循环反应。

所述甲醇制备设备还包括自然能源发电装置，利用太阳能或/和风能或/和生物能发电，利用发出的电能将水水解为氢气及氧气，将收集到的氢气与二氧化碳制备为甲醇。

实施例二

一种能量循环式充电***，所述充电***包括：甲醇水重整制氢装置、氢燃料电池、甲醇制备设备、自然能源发电装置、电能存储单元、电解水装置、充电装置；

所述甲醇水重整制氢装置连接氢燃料电池，将制得的氢气输送至氢燃料电池，氢燃料电池连接甲醇水重整制氢装置、充电装置，为甲醇水重整制氢装置、充电装置及氢燃料电池自身提供工作所需的电能；

所述自然能源发电装置分别连接电解水装置、充电装置，为电解水装置及充电装置提供工作所需的电能；

所述充电装置包括充放电控制电路、充电接口，充放电控制电路连接充电接口；

所述充电***还包括二氧化碳收集装置，用于收集从甲醇水重整制氢装置制氢时释放的二氧化碳，二氧化碳作为甲醇制备设备制备甲醇的原料；

所述电解水装置利用自然能源发电装置发出的电能电解水，生成氢气和氧气，氢气作为甲醇制备设备制备甲醇的原料。

综上所述，本实用新型提出的能量循环式充电***，可将大自然的能源以甲醇的方式存储，而后利用收集的甲醇制氢发电，在某种情况下做到无需其他外界的能源，为清洁能源的研究提供新的参考。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (2)

1.一种能量循环式充电***，其特征在于，所述充电***包括：甲醇水重整制氢装置、氢燃料电池、甲醇制备设备、储存容器、太阳能发电装置、风能发电装置、电能存储单元、电解水装置、充电装置；

所述甲醇水重整制氢装置连接氢燃料电池，将制得的氢气输送至氢燃料电池，氢燃料电池连接甲醇水重整制氢装置、充电装置，为甲醇水重整制氢装置、充电装置及氢燃料电池自身提供工作所需的电能；

所述太阳能发电装置、风能发电装置分别连接电解水装置、充电装置，为电解水装置及充电装置提供工作所需的电能；

所述充电装置包括充放电控制电路、充电接口，充放电控制电路连接充电接口；

所述充电***还包括二氧化碳收集装置，用于收集从甲醇水重整制氢装置制氢时释放的二氧化碳，二氧化碳作为甲醇制备设备制备甲醇的原料；

所述电解水装置利用太阳能发电装置或/和风能发电装置发出的电能电解水，生成氢气和氧气，氢气作为甲醇制备设备制备甲醇的原料；

所述甲醇制备设备包括：氮气输送装置、氢气输送装置、二氧化碳输送装置、第一混合器、第二混合气、微型固定床反应器、背压阀、醇水分离器、色谱仪、甲醇液化装置、甲醇收集容器、主控模块；所述二氧化碳输送装置连接所述储存容器收集二氧化碳的一侧；制备得到的甲醇输送至储存容器的甲醇水混合液一侧；

所述氮气输送装置包括氮气存储容器、第一输送管路，第一输送管路设有第一截止阀、第一质量流量计；

所述二氧化碳输送装置包括二氧化碳存储容器、第二输送管路，第二输送管路设有第二截止阀、第二质量流量计；

所述氢气输送装置包括氢气存储容器、第三输送管路、第四输送管路，第三输送管路设有第三截止阀、第三质量流量计，第四输送管路设有第四截止阀、第四质量流量计；

所述氢气存储容器通过第三输送管路与第一输送管路连接，第三输送管路与第一输送管路交汇于一第一三通阀；

所述氢气存储容器通过第四输送管路与第二输送管路连接，第四输送管路与第二输送管路交汇于一第一四通阀；

所述第一三通阀与第一混合器连接，第一混合器的另一端与第二三通阀连接；第二三通阀通过第五输送管路连接微型固定床反应器，第五输送管路设有第五质量流量计、压强计；

所述微型固定床反应器的另一端连接第四三通阀，第四三通阀还连接背压阀，背压阀的另一端连接一第二四通阀；

所述第一四通阀与第二混合器连接，第二混合器的另一端与第三三通阀连接；醇水分离器、第二三通阀连接第三三通阀，醇水分离器、甲醇液化装置、色谱仪连接第二四通阀；甲醇液化装置与甲醇收集容器连接；所述主控模块控制各个部件动作。

2.一种能量循环式充电***，其特征在于，所述充电***包括：甲醇水重整制氢装置、氢燃料电池、甲醇制备设备、自然能源发电装置、电能存储单元、电解水装置、充电装置；

所述甲醇水重整制氢装置连接氢燃料电池，将制得的氢气输送至氢燃料电池，氢燃料电池连接甲醇水重整制氢装置、充电装置，为甲醇水重整制氢装置、充电装置及氢燃料电池自身提供工作所需的电能；

所述自然能源发电装置分别连接电解水装置、充电装置，为电解水装置及充电装置提供工作所需的电能；

所述充电装置包括充放电控制电路、充电接口，充放电控制电路连接充电接口；

所述充电***还包括二氧化碳收集装置，用于收集从甲醇水重整制氢装置制氢时释放的二氧化碳，二氧化碳作为甲醇制备设备制备甲醇的原料；

所述电解水装置利用自然能源发电装置发出的电能电解水，生成氢气和氧气，氢气作为甲醇制备设备制备甲醇的原料。