專利名稱：一種船用供電系統(tǒng)及一種船用發(fā)電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明具體的涉及一種船用供電系統(tǒng)及一種船用發(fā)電方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的船舶，通常使用內(nèi)燃機(jī)提供推進(jìn)動(dòng)力，同時(shí)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)為船用設(shè)備供電。內(nèi)燃機(jī)使用的柴油通常會(huì)產(chǎn)生較高的碳排放，同時(shí)還產(chǎn)生含硫污染物。即使采用天然氣作為燃料，其碳排放仍然很可觀。各國政府為了保護(hù)環(huán)境，對低碳排放的船舶予以獎(jiǎng)勵(lì)，對高碳排放的船舶予以懲罰。氫氣是一種零碳排放的高能量儲能物質(zhì)，可以經(jīng)過燃料電池轉(zhuǎn)化為電能，或經(jīng)過 氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。但是氫氣的儲存與運(yùn)輸存在很多技術(shù)障礙，難于在交通工具應(yīng)用中大規(guī)模推廣。已知有很多種物質(zhì)或組合物，能與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，例如金屬氫化物、金屬硼氫化物、鋁的化合物或組合物、硅的化合物或組合物。其中尤以硅的化合物或組合物具有較低的單位能量成本，例如由美國PCT至中國的專利申請200580027653. 8所提供的NaSi，中國專利申請201110076118. 9所提供的硅粉、氫氧化鈣、氫氧化鈉組合物。但是，所有這些能與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)或組合物，在單獨(dú)計(jì)算產(chǎn)氫重量密度時(shí)往往有較為滿意的指標(biāo)，但在結(jié)合考慮反應(yīng)所需消耗的水來計(jì)算產(chǎn)氫重量密度時(shí)均不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有的船舶供電系統(tǒng)的碳排放較高的缺陷，而提供了一種船用供電系統(tǒng)、一種船以及一種船用發(fā)電的方法。本發(fā)明的船用供電系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)零碳排放，并且環(huán)境友好、運(yùn)行成本不高、實(shí)用性強(qiáng)，可為推進(jìn)裝置、船用設(shè)備供電。本發(fā)明提供了一種船用供電系統(tǒng)，其包含氫氣發(fā)生器、燃料電池、輸氣管路以及輸水管路，該氫氣發(fā)生器與該燃料電池之間由該輸氣管路連通，該輸水管路的出水端與該氫氣發(fā)生器連通，進(jìn)水端位于該船在正常使用時(shí)的水位線下方。本發(fā)明還提供了一種船，其包含氫氣發(fā)生器、燃料電池、輸氣管路以及輸水管路，該氫氣發(fā)生器與該燃料電池之間由該輸氣管路連通，該輸水管路的出水端與該氫氣發(fā)生器連通，進(jìn)水端位于該船在正常使用時(shí)的水位線下方。本發(fā)明中，較佳的，所述的輸水管路中還包含水泵，即可將海水、河水、或湖水加入氫氣發(fā)生器，與其中的產(chǎn)氫物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，供燃料電池發(fā)電。所產(chǎn)生的電，可以供給電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推進(jìn)動(dòng)力，還可供給船用設(shè)備。在水質(zhì)較差的情況下，為了避免堵塞管路或影響與產(chǎn)氫物質(zhì)的反應(yīng)效果，可以在所述輸水管路中加入過濾器。這樣，就可以避免另外裝載反應(yīng)所需的水，取得良好的產(chǎn)氫重量密度。本發(fā)明的船中，所述的輸水管路的進(jìn)水端可以位于船外，在船正常使用時(shí)，即可浸入船外的水中。從而可以使船在使用過程當(dāng)中，海水、湖水或河水通過輸水管路進(jìn)入上述船用供電系統(tǒng)，通過該供電系統(tǒng)產(chǎn)生電能，對船進(jìn)行供電。本發(fā)明中，較佳的，所述的輸水管路中的元件均為無源元件。無源元件是指不能夠增壓的元件，例如閥門(如電磁閥)或過濾器；而水泵能夠增 壓，是典型的有源元件。避免使用水泵，可以降低成本、重量、體積及功耗。本發(fā)明的船用供電系統(tǒng)在使用時(shí)，可以將所述氫氣發(fā)生器安裝在船身水位線以下，就可依靠吃水的壓力，將水壓入所述氫氣發(fā)生器；而反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣如果過多，超出了所述燃料電池的用量，自然會(huì)導(dǎo)致氫氣發(fā)生器內(nèi)部壓力增高，阻止水的繼續(xù)進(jìn)入，從而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。因此，本發(fā)明中，所述的氫氣發(fā)生器的位置較佳的在所述船正常使用時(shí)水位線的下方。本發(fā)明的氫氣發(fā)生器中，在使用NaSi作為產(chǎn)氫物質(zhì)的情況下，反應(yīng)副產(chǎn)物是硅酸鈉(水玻璃)，其在牙膏、洗衣粉中均有使用，環(huán)保性較高，可以直接拋入水體中；其硅酸根離子還可以沉淀水體中的鈣離子、鎂離子而軟化水質(zhì)。在采用硅粉、氫氧化鈣、氫氧化鈉組合物的情況下，反應(yīng)副產(chǎn)物主要是硅酸鈣(水泥)，也具有很好的環(huán)保性；反應(yīng)副產(chǎn)物中仍有少量氫氧化鈉，如果拋入水體中，由于水體較大，足以將其稀釋成為微堿性，并能治理酸性水質(zhì)；而現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，飲用微堿性的水，可以防癌，飲用酸性水，會(huì)顯著提高癌癥發(fā)病率。本發(fā)明還提供了一種船用發(fā)電方法，其包含下列步驟將船置于水中，其中，所述的船包含氫氣發(fā)生器、燃料電池、輸氣管路以及輸水管路，該氫氣發(fā)生器與該燃料電池之間由該輸氣管路連通，該輸水管路的出水端與該氫氣發(fā)生器連通，進(jìn)水端位于水位線下方，所述水從進(jìn)水端進(jìn)入輸水管路，再通過輸水管路進(jìn)入氫氣發(fā)生器，產(chǎn)生氫氣，氫氣通過輸氣管路進(jìn)入燃料電池，即產(chǎn)生電能。其中，較佳的，所述的輸水管路中還包含水泵，即可將海水、河水、或湖水加入氫氣發(fā)生器，與其中的產(chǎn)氫物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，供燃料電池發(fā)電。所產(chǎn)生的電，可以供給電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推進(jìn)動(dòng)力，還可供給船用設(shè)備。在水質(zhì)較差的情況下，為了避免堵塞管路或影響與產(chǎn)氫物質(zhì)的反應(yīng)效果，可以在所述輸水管路中加入過濾器。這樣，就可以避免另外裝載反應(yīng)所需的水，取得良好的產(chǎn)氫重量密度。本發(fā)明的方法中，所述的輸水管路的進(jìn)水端可以位于船外，浸入船外的水中。從而可以使船在使用過程當(dāng)中，海水、湖水或河水通過輸水管路進(jìn)入上述氫氣發(fā)生器，產(chǎn)生氫氣后，氫氣通過所述輸氣管路進(jìn)入燃料電池，從而產(chǎn)生電能，對船進(jìn)行供電。本發(fā)明的方法中，較佳的，所述的輸水管路中的元件均為無源元件。無源元件是指不能夠增壓的元件，例如閥門(如電磁閥)或過濾器；而水泵能夠增壓，是典型的有源元件。避免使用水泵，可以降低成本、重量、體積及功耗。本發(fā)明的方法中，也可以將所述氫氣發(fā)生器安裝在船身水位線以下，就可依靠吃水的壓力，將水通過輸水管路壓入所述氫氣發(fā)生器；而反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣如果過多，超出了所述燃料電池的用量，自然會(huì)導(dǎo)致氫氣發(fā)生器內(nèi)部壓力增高，阻止水的繼續(xù)進(jìn)入，從而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。因此，本發(fā)明的方法中，所述的氫氣發(fā)生器的位置較佳的在水位線的下方。在本發(fā)明中，氫氣發(fā)生器消除了船的碳排放，船為氫氣發(fā)生器提供反應(yīng)用水而提高了產(chǎn)氫重量密度；兩者的結(jié)合，具有顯著的協(xié)同效應(yīng)。
在不違背本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)例。本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明具有零碳排放、環(huán)境友好、運(yùn)行成本不高、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明一實(shí)施例的船用供電系統(tǒng)圖，在船I的低于水位線2的位置，安裝有氫氣發(fā)生器3 ;所述氫氣發(fā)生器3通過包含電磁閥5和過濾器6的輸水管路7，連接至船I底部的進(jìn)水口 8 ;所述氫氣發(fā)生器3產(chǎn)生的氫氣，經(jīng)輸氣管路9，傳送至燃料電池4。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，按照常規(guī)方法和條件，或按照商品說明書選擇。實(shí)施例I如附圖I所示，船1，其包含氫氣發(fā)生器3、燃料電池4、輸氣管路9以及輸水管路7，在船I的低于水位線2的位置，安裝有氫氣發(fā)生器3 ;所述氫氣發(fā)生器3通過包含電磁閥5和過濾器6的輸水管路7，連接至船I底部的進(jìn)水口 8 ;所述氫氣發(fā)生器3產(chǎn)生的氫氣，經(jīng)輸氣管路9，傳送至燃料電池4，即產(chǎn)生電能，供電給船使用。燃料電池4采用加拿大巴拉德公司(www. ballard. com)的產(chǎn)品及使用指導(dǎo)，型號選用 FCvelocity ' -9SSL。氫氣發(fā)生器3的主體為一反應(yīng)器，是由耐堿不銹鋼制成的圓筒，兩頭各有相同材料的半球形蓋，設(shè)計(jì)壓力5Bar ;沿軸向垂直安裝，其中填充有NaSi。輸水管路7到達(dá)氫氣發(fā)生器3后，繼續(xù)沿該反應(yīng)器的外側(cè)壁上行至該反應(yīng)器頂部，連接上蓋接口。該反應(yīng)器上蓋的另一接口，連接輸氣管路9。實(shí)施例2其余各部分都與實(shí)施例I及附圖I相同，僅在氫氣發(fā)生器3內(nèi)，該反應(yīng)器上蓋處，還安裝有壓力傳感器、溫度傳感器、控制器，該控制器與電磁閥5有連接，以便控制進(jìn)水速度、反應(yīng)速度及氫氣壓力。
權(quán)利要求
1.一種船用供電系統(tǒng)，其特征在于其包含氫氣發(fā)生器、燃料電池、輸氣管路以及輸水管路，該氫氣發(fā)生器與該燃料電池之間由該輸氣管路連通，該輸水管路的出水端與該氫氣發(fā)生器連通，進(jìn)水端位于該船在正常使用時(shí)的水位線下方。
2.如權(quán)利要求I所述的船用供電系統(tǒng)，其特征在于所述的輸水管路中還包含水泵。
3.如權(quán)利要求I所述的船用供電系統(tǒng)，其特征在于所述的輸水管路中還包含過濾器。
4.如權(quán)利要求I所述的船用供電系統(tǒng)，其特征在于所述的輸水管路中的元件均為無源元件。
5.一種船，其特征在于其包含權(quán)利要求I 4任一項(xiàng)所述的船用供電系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的船，其特征在于所述的輸水管路的進(jìn)水端位于船外。
7.如權(quán)利要求5所述的船，其特征在于所述的氫氣發(fā)生器的位置在所述船正常使用 時(shí)水位線的下方。
8.一種船用發(fā)電方法，其特征在于包含下列步驟將船置于水中，其中，所述的船包含氫氣發(fā)生器、燃料電池、輸氣管路以及輸水管路，該氫氣發(fā)生器與該燃料電池之間由該輸氣管路連通，該輸水管路的出水端與該氫氣發(fā)生器連通，進(jìn)水端位于水位線下方，所述水從進(jìn)水端進(jìn)入輸水管路，再通過輸水管路進(jìn)入氫氣發(fā)生器，產(chǎn)生氫氣，氫氣通過輸氣管路進(jìn)入燃料電池，即產(chǎn)生電能；所述的輸水管路如權(quán)利要求I 4任一項(xiàng)所述。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述的輸水管路的進(jìn)水端位于船外，浸入船外的水中。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述的氫氣發(fā)生器的位置在水位線的下方。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種船用供電系統(tǒng)，其包含氫氣發(fā)生器、燃料電池、輸氣管路以及輸水管路，該氫氣發(fā)生器與該燃料電池之間由該輸氣管路連通，該輸水管路的出水端與該氫氣發(fā)生器連通，進(jìn)水端位于該船在正常使用時(shí)的水位線下方。本發(fā)明還提供了一種船用發(fā)電方法。本發(fā)明的船用供電系統(tǒng)及船用發(fā)電方法可實(shí)現(xiàn)零碳排放，并且環(huán)境友好、運(yùn)行成本不高、實(shí)用性強(qiáng)，可為推進(jìn)裝置、船用設(shè)備供電。
文檔編號H01M8/04GK102760901SQ20121025974
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者金珂 申請人:太倉克萊普沙能源科技有限公司