本發(fā)明屬于海水制氫，尤其涉及一種基于高效催化劑的可再生能源電解水制氫浮標(biāo)平臺(tái)。
背景技術(shù)：
1、為推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)健康有序可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)制氫過(guò)程的“低碳化”排放，使用海水作為原料進(jìn)行制氫，但是現(xiàn)有的海上電解水制氫設(shè)備制氫效率低、能耗高、成本高等諸多問(wèn)題，解決可再生能源消納以及制氫成本高等問(wèn)題；
2、本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于高效催化劑的可再生能源電解水制氫浮標(biāo)平臺(tái)，旨在實(shí)現(xiàn)制氫“綠色化”與海上清潔能源的利用、儲(chǔ)存及運(yùn)輸。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于：為了解決上述背景技術(shù)中的問(wèn)題，而提出的一種基于高效催化劑的可再生能源電解水制氫浮標(biāo)平臺(tái)。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
3、一種基于高效催化劑的可再生能源電解水制氫浮標(biāo)平臺(tái)，包括電解液補(bǔ)給模塊、電解水制氫模塊、多元耦合發(fā)電模塊和儲(chǔ)能模塊，所述電解液補(bǔ)給模塊由電解液蒸發(fā)室、電解液儲(chǔ)存室組成，所述電解水制氫模塊位于電解液補(bǔ)給模塊的上部，所述多元耦合發(fā)電模塊設(shè)在電解液補(bǔ)給模塊的上側(cè)，所述儲(chǔ)能模塊由儲(chǔ)氫氣罐及蓄電池組成。
4、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：
5、所述電解液補(bǔ)給模塊與海水接觸的部分設(shè)有雜質(zhì)濾網(wǎng)，所述電解液補(bǔ)給模塊包括設(shè)在電解水制氫模塊下的電解液存儲(chǔ)室，所述電解液存儲(chǔ)室內(nèi)部設(shè)有電解液蒸發(fā)室，所述電解液蒸發(fā)室內(nèi)設(shè)有ptfe膜濾網(wǎng)和電加熱管，所述雜質(zhì)濾網(wǎng)設(shè)在電解液蒸發(fā)室內(nèi)部的底端部分，所述ptfe膜濾網(wǎng)、電加熱管和雜質(zhì)濾網(wǎng)在電解液蒸發(fā)室內(nèi)從上至下依次設(shè)置。
6、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：
7、所述電解水制氫模塊包括電解反應(yīng)槽，所述電解反應(yīng)槽內(nèi)設(shè)有磁鐵，所述電解水制氫模塊使用催化劑，配合釹鐵硼強(qiáng)磁體產(chǎn)生磁場(chǎng)。
8、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：
9、所述多元耦合發(fā)電模塊由光伏太陽(yáng)板和風(fēng)力發(fā)電模塊組成，其中風(fēng)力發(fā)電模塊采用h型和s型組合式垂直軸風(fēng)機(jī)。
10、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：
11、所述儲(chǔ)能模塊由儲(chǔ)氫氣罐和蓄電池組成，所述儲(chǔ)氫氣罐下設(shè)有旋轉(zhuǎn)式固定架，所述旋轉(zhuǎn)式固定架下連通有活動(dòng)接合套，所述活動(dòng)接合套與電解水制氫模塊連通，所述蓄電池與多元耦合發(fā)電模塊電性連接。
12、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：
13、所述催化劑的制備過(guò)程具體為：
14、將0.12mmolfecl3、0.06mmol鐵粉、0.18mmol?4,4’-聯(lián)吡啶、50ml乙醇分別和碳納米管(cnts,70mg)；三聚氰胺(mel，0.5g)；cnts(70mg)/nacl(5g)模板在100ml燒杯中混合并在室溫下進(jìn)行6小時(shí)磁性攪拌，然后過(guò)濾，用乙醇漂洗，并在60℃的烤箱中烘烤過(guò)夜，合成cp/cnt、cp/mel、cp/cnt/nacl前體；
15、前體在通入ar的無(wú)水及厭氧氣氛的管式爐中煅燒，退火產(chǎn)物記為fe3n-m、fe3n-c、fe3n-c?n，通過(guò)后續(xù)電化學(xué)測(cè)試，將fe3n-c?n定為目標(biāo)催化劑。
16、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
17、1、本發(fā)明中，電解液補(bǔ)給模塊與海水接觸的部分設(shè)有雜質(zhì)濾網(wǎng)，在運(yùn)行期間，海水經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾進(jìn)入蒸發(fā)室，經(jīng)加熱管加熱蒸發(fā)進(jìn)入電解液儲(chǔ)存室液化儲(chǔ)存，該模塊以較高的淡化效率補(bǔ)充電解消耗的純水，以“液-氣-液”機(jī)制實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定的水遷移，可保持水遷移速率和電解速率相等，實(shí)現(xiàn)了持續(xù)穩(wěn)定的電解，電解水制氫模塊使用催化劑，配合使用釹鐵硼強(qiáng)磁體產(chǎn)生磁場(chǎng)，使氣泡快速離開(kāi)電極表面，降低內(nèi)阻、過(guò)電位，從而提升電解水制氫的能量轉(zhuǎn)化效率。
18、2、本發(fā)明中，研發(fā)了低成本、高效率的電解水制氫模塊，通過(guò)催化劑，降低了催化劑的制取成本，同時(shí)配合外加磁場(chǎng)作用，提升了制氫反應(yīng)活性與整體電解效率，實(shí)現(xiàn)了制氫過(guò)程的“低成本”與“高效化”；
19、設(shè)計(jì)了零能耗、低腐蝕的電解液補(bǔ)給模塊，通過(guò)采用ptfe膜與電加熱管結(jié)合的海水淡化技術(shù)，太陽(yáng)能與風(fēng)能供電加熱管，實(shí)現(xiàn)了制氫過(guò)程的“無(wú)能耗”與“高效化”，規(guī)避了直接制氫的催化劑腐蝕問(wèn)題。
20、3、本發(fā)明中，多元耦合發(fā)電模塊運(yùn)行階段，依靠s型垂直軸風(fēng)機(jī)提供啟動(dòng)力矩，帶動(dòng)h型垂直軸風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，以風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)方式傳遞所捕獲的風(fēng)能，光伏組件可以在無(wú)風(fēng)或者少風(fēng)的時(shí)候進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電，通過(guò)該模塊可以實(shí)現(xiàn)全天候自供能制氫，從而實(shí)現(xiàn)制氫過(guò)程的“低碳化”和“綠色化”；氫氣可以在高達(dá)70mpa的合適結(jié)構(gòu)中加壓，并以氣體的形式儲(chǔ)存在高壓儲(chǔ)氫氣瓶中，蓄電池可利用發(fā)電裝置產(chǎn)生的多余負(fù)載用電進(jìn)行儲(chǔ)存保護(hù)，作為儲(chǔ)備電能，并在發(fā)電量不足時(shí)給負(fù)載模塊提供額外的電能，以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行。
1.一種基于高效催化劑的可再生能源電解水制氫浮標(biāo)平臺(tái)，包括電解液補(bǔ)給模塊、電解水制氫模塊、多元耦合發(fā)電模塊和儲(chǔ)能模塊，其特征在于，所述電解液補(bǔ)給模塊由電解液蒸發(fā)室、電解液儲(chǔ)存室組成，所述電解水制氫模塊位于電解液補(bǔ)給模塊的上部，所述多元耦合發(fā)電模塊設(shè)在電解液補(bǔ)給模塊的上側(cè)，所述儲(chǔ)能模塊由儲(chǔ)氫氣罐及蓄電池組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高效催化劑的可再生能源電解水制氫浮標(biāo)平臺(tái)，其特征在于，所述電解液補(bǔ)給模塊與海水接觸的部分設(shè)有雜質(zhì)濾網(wǎng)，所述電解液補(bǔ)給模塊包括設(shè)在電解水制氫模塊下的電解液存儲(chǔ)室，所述電解液存儲(chǔ)室內(nèi)部設(shè)有電解液蒸發(fā)室，所述電解液蒸發(fā)室內(nèi)設(shè)有ptfe膜濾網(wǎng)和電加熱管，所述雜質(zhì)濾網(wǎng)設(shè)在電解液蒸發(fā)室內(nèi)部的底端部分，所述ptfe膜濾網(wǎng)、電加熱管和雜質(zhì)濾網(wǎng)在電解液蒸發(fā)室內(nèi)從上至下依次設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高效催化劑的可再生能源電解水制氫浮標(biāo)平臺(tái)，其特征在于，所述電解水制氫模塊包括電解反應(yīng)槽，所述電解反應(yīng)槽內(nèi)設(shè)有磁鐵，所述電解水制氫模塊使用催化劑，配合釹鐵硼強(qiáng)磁體產(chǎn)生磁場(chǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高效催化劑的可再生能源電解水制氫浮標(biāo)平臺(tái)，其特征在于，所述多元耦合發(fā)電模塊由光伏太陽(yáng)板和風(fēng)力發(fā)電模塊組成，其中風(fēng)力發(fā)電模塊采用h型和s型組合式垂直軸風(fēng)機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高效催化劑的可再生能源電解水制氫浮標(biāo)平臺(tái)，其特征在于，所述儲(chǔ)能模塊由儲(chǔ)氫氣罐和蓄電池組成，所述儲(chǔ)氫氣罐下設(shè)有旋轉(zhuǎn)式固定架，所述旋轉(zhuǎn)式固定架下連通有活動(dòng)接合套，所述活動(dòng)接合套與電解水制氫模塊連通，所述蓄電池與多元耦合發(fā)電模塊電性連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于高效催化劑的可再生能源電解水制氫浮標(biāo)平臺(tái)，其特征在于，所述催化劑的制備過(guò)程具體為：