小型离网潮汐能制氢装置

关春子　吴昊

摘 要：潮汐能是洁净的可再生能源之一，但是，如果所发电能要通过蓄电池保存起来，则会造成一定的环境污染。而氢气是一种非常好的绿色无污染能源。提供了一种小型离网潮汐能制氢装置，将潮汐能所发的电量直接转换成氢气储存起来是一种非常绿色环保的做法。

关键词：潮汐能；氢气；清洁能源；小型离网潮汐能制氢装置

中图分类号：TQ116.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.19.079

潮汐能是洁净的可再生能源。开发和利用潮汐能，对于缓解我国能源危机有重大的意义。世界潮汐能发电厂历史悠久，潮汐发电技术已经成熟。然而，目前，潮汐能发电依然用蓄电池储存，很容易造成环境污染。鉴于氢能是一种新型的清洁能源，所以，本文提供了一种小型离网潮汐能制氢装置，将潮汐能发电制氢储存起来。这样做，具有非常实际的应用价值和环保意义。

1 潮汐发电和电解水制氢储能优点

潮汐能是月球和太阳等天体的引力使海洋水位发生潮汐变化而产生的能量。潮汐发电是利用潮水的涨、落产生的水位差所具有的势能来发电。

潮汐能作为一种清洁能源，不受气候条件的影响，是一种稳定的能源。潮汐具有准确的周期性规律，可进行科学的预测。潮汐能是可再生能源，对环境污染小。与火电相比，潮汐发电不会排放各种有害废物和气体；与核电相比，潮汐电站不存在核电站建设拆除和安全防护的高昂费用，没有无放射性和化学物质污染；与水电相比，潮汐电站无需移民，不会淹没农田，对生态环境的破坏比较小；与风电相比，潮汐电站的发电效率更高。

氢储能技术具有储存时间长、反应时间快、没有污染等优势。这种新型的储能方式尤其适用于偏远山区和岛屿上的新能源供电储能系统中，潮汐能也主要运用于海边或岛屿上。本文提供一种小型离网潮汐能制氢装置，将潮汐能发电产生的电能通过电解水制氢，以氢能的形式储存起来，具有非常实际的应用价值和环保意义。

2 现在的储能技术

目前，在发电储能领域中，大多使用锂离子电池储能。在使用锂离子电池储能的过程中，会给环境造成一定的污染。科学家考虑了其他的储能手段，比如化学储能、压缩空气储能和飞轮储能等，都会在不同程度上出现容量小、效率低、成本高和污染严重等问题。而制氢储能是一种清洁无污染的储能技术。储氢方式分为物理储氢和化学储氢两大类，物理储氢主要有液氢储存、高压氢气储存、活性碳吸附储存、碳纤维和碳纳米管储存等；化学储氢法主要有金属氢化物储氢、有机液氢化物储氢、无机物储氢等。

3 系统设计

3.1 系统结构

该装置的设计目的是以低成本提供一种小型离网潮汐能制氢装置。它主要包括控制模块、涡轮组、发电机、水电解槽、储氢模块、安全阀门、压力传感器和WIFI模块。其中，发电机采用直流发电机，可选用24 V或48 V直流发电机；控制模块可选用单片机控制。

该装置的工作原理如图1所示。其中，涡轮组与发电机相连，利用潮汐能带动发电机发电，发电机与涡轮组和水电解槽相连，将所发出的直流电直接送往水电解槽进行电解制氢。水电解槽与发电机和储氢模块相连，将水电解槽中阴极所产生的氢气送至储氢模块，储氢模块与水电解槽、安全阀门相连，储氢模块中有压力传感器连至控制模块，储氢模块用于存储氢气。压力传感器实时采集储氢模块中的压力送至控制模块，控制模块与压力传感器、安全阀门、WIFI模块相连，实时监测储氢模块中的压力数值。当压力达到初始设定的报警阈值时，通过WIFI模块发出报警信息，当压力达到初始设定的安全阈值时，打开安全阀门，将多余氢气排出。安全阀门与储氢模块和控制模块相连，受控制模块驱动，用于排除多余氢气，保护储氢模块。WIFI模块与控制模块相连，用于远程通信。

3.2 工作流程

如图1所示，涡轮组受潮汐驱动，带动发电机发电，将发出的直流电直接送至水电解槽进行电解制氢。将阴极的氢气送至储氢模块存储，控制模块通过压力传感器监测储氢模块的压力。当压力达到初始设定的报警阈值时，通过WIFI模块发出报警信息；当压力达到初始设定的安全阈值时，打开安全阀门，将多余氢气排出。将产生的氢气收集起来即可实现能源的储存。

4 结束语

潮汐能发电制氢储能技术是利用潮汐能和氢能2种清洁的可再生能源，减少二氧化碳的排放量，对环境污染少。制氢储能技术不仅可以节省大量的蓄电池更新费，还可以减少蓄电池造成的污染。毋庸置疑，本文提供的小型离网潮汐能制氢装置是通过潮汐能发电制氢储能的，在国内外有相当大的发展潜力。

参考文献

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〔编辑：白洁〕