專利名稱：一種新型電解水發電方法
技術領域：
本發明涉及新型環保的、高效的發電方法及其系統構成，本發明還涉及該發電系 統的建造方案。
背景技術：
目前，為了解決能源問題和環保問題，水電受到人們的高度重視。傳統的水電發 電系統的優點是環保，取之不盡用之不竭，并且可以大規模的開發，水電在國民經濟中占有 重要的地位。但是傳統的水電系統的缺陷是受到落差的制約，基本上都是依據現有的落差 和水流量等地理條件，攔河筑壩或是穿鑿隧洞而成，傳統的水力發電系統是將高位水流所 具有的勢能轉換成電能，水流的落差是水電建設的最關鍵的條件。但是人們面對落差是很 被動的，往往需要修筑大壩，而且對水流的利用也是一次性的，而且對生態環境有較大的影 響，難以滿足經濟社會快速發展的需要。在2008年4月2日公開的，公開號為101154740的發明專利申請中披露了一種電 解水的方法，能夠把電能轉化成氫能，并將氫能轉化成電能。但是這種能量轉化方法只是一 種把能量從一種形式轉化成另一種形式進行儲存，在需要的時候又將其轉化成電能，并且 氫能的儲存是通過燃料電池進行儲存的，并不能在總量上把其他形式的能量轉化成電能。在2005年4月27日公開的，公開號為1609446的發明專利申請中披露了一種發 電方法，能夠把液體的勢能轉化成電能。但是這種方法需要加熱液體，同時要保證熱量不散 失，而且運用合條件的工質液體，并且在一個密封的體系內完成，成本高，效率底且不適宜 大規模的開發。
發明內容
本發明要解決的技術問題是解決落差對水電的制約問題，同時解決循環利用水的 的問題，為解決上述技術問題，本發明采用了一種全新的發電方法并設計出新型的發電系 統，從而把氣體受到的浮力產生的能量和氣體分子自身的動能轉換為電能，獲得一種高效 的、環保的新能源。為了解決落差對水電的制約問題，本發明采用以下方法首先，用電能將水分解成氫氣和氧氣并進行收集。其次，用輸送裝置將氣體輸送到海拔相對很高的高位氣水合成發電裝置。第三，氫氣和氧氣在高位水合成裝置里合成水，同時放出大量的能量，可利用該能 量進行第一發電，并將其發電生成的水收集。第四，利用該水的勢能在低位發電站進行第二次發電。由于水分解成氫氣和氧氣過程與氫氣和氧氣合成水的過程是一個可逆的過程，在 相同條件下，不考慮外在的能量的損耗，電解水所吸收的能量等于氫氣氧氣合成水所放出 的能量，高位水的勢能來源于氣體受到空氣浮力所產生的能量和氣體分子自身的動能。當 高位水合成發電裝置與低位發電站之間的落差足夠大時，可以使兩次發電輸出的電能遠遠
3的大于輸入的電能，也可以使低位水力發電站產生的電能大于輸入的電能。通過這樣的方 式就將氫氣受到空氣的浮力產生的能量轉換成了電能，從而解決了落差對水電的制約問 題。由于這兩方面的條件不難滿足，可以人工控制，從而可低成本的、大規模的獲得一種高 效的、環保的、取之不盡用之不竭的能源。該新能源的開發，將深刻的改變當前的能源格局， 對經濟社會產生重大影響。本發明公布實現該新型發電系統的幾種技術方案第一種是基本型，其余是基本 型的衍生型。第一種方案首先，在水電解裝置里用電能將水分解成氫氣和氧氣并進行收集。其 次，將收集的氣體輸送到高位水合成發電裝置。第三，利用氫氣和氧氣在高位水合成發電站 進行第一次發電，其生成物是水，并將其收集。第四，利用該水的勢能在低位發電站進行第 二次發電。該低位發電站發電后的水進入與水電解池相連的同一水體，進行循環利用。第二種方案其與第一種方案相比其特征在于，低位發電站泄流的水進入了另一 水體，同時解決了發電和跨越高障礙物輸送水的問題。第三種方案其與第一種方案相比其特征在于，在同一水體上建立多組并聯的該 發電系統，將一組發電系統產生的部分電能用于另外一組或幾組發電系統的電解水，這樣 就可以最大限度的利用水文地理條件進行該新能源的循環開發。第四種方案一種把電能和水進行遠距離大規模輸送并同時發電的方法，利用該 新型水電站產生的電能將水電解產生的氧氣和氫氣，將氫氣用管道輸送到遠離水源一公里 以外的地區，在落差很高的物上建立本發明所設計的該高位水合成發電站(4)，同時產生了 大規模的電能和水，在輸送氫氣的過程中達到了既輸送了水也輸送了能源目的，這樣就極 大的提高了水資源的利用的效率。用輸送氫氣的方法代替遠距離輸送水，具有受地形的影 響相對較小、不會在輸送的過程中受到污染、可以遠距離的輸送而不蒸發的特點。第五種方案對傳統的水電站進行升級改造，將傳統水電站產生的電能作為該發 電系統電解水的電源，利用水壩形成的水面作為水體(1)，在水壩附近的高海拔物上建立高 位水合成系統(4)，這樣產生的電能將大大的超過單一傳統水電站產生的電能，對現有的水 電站進行升級改造，挖掘潛力，大大的提高現有水電站的發電能力。本發明利用水的分解和水的合成的可逆性的過程，通過人工的方式產生的巨大落 差，將氣體自身受到空氣的浮力產生的能量和氣體分子自身的動能轉化成電能，既可以利 用一般普通的水體進行，也可以利用大海進行，還可以利用現有的水壩進行，能進行低成本 的大規模開發，具有環保、高效的優點。
下面結合附圖和實施方式對本發明作進一布詳細的說明。圖1為本發明建造發電系統的基本原理的示意圖和該種發電系統基本類型示意 圖。圖2為利用本發明原理，建造的一種并聯的多組循環發電系統的示意圖。圖3為利用本發明原理，建造一種具有將水進行輸送并跨越一定的高程的循環發 電系統的示意圖。圖4為利用本發明原理，建造一種通過遠距離輸送氫氣，而同時解決遠距離輸送水和電能問題的循環發電系統的示意圖。
具體實施例方式圖1是本發明建造新型發電系統的基本原理示意圖和該種發電裝置基本構成的 示意圖。該裝置由水體(1)、電解水裝置(2)、氣體輸送裝置(3)、高位水合成發電裝置(4)、 水收集和導流裝置(5)、低位水力發電裝置(6)構成。首先，在水電解裝置(2)里用電能將 水分解成氫氣和氧氣并進行收集。其次，將氣體輸送到高位水合成發電裝置(4)。第三，在 高位水合成發電裝置(4)里把氫氣和氧氣合成水，并可利用合成水時所放出的大量能量進 行第一次發電，并將收集到的水利用其的勢能在低位發電裝置(6)進行第二次發電。當高 位發電裝置(4)與低位發電裝置(6)之間的落差足夠大時，可以使低位水力發電站(6)產 生的電能大于電解水所需要的電能，當然也可以使兩次輸出的電能之和遠遠的大于輸入的 電能，這種方式對生態影響也較小，可以大規模高效的開發，從而獲得一種可再生的、環保 的、取之不盡的新能源。在該方案中，水電解裝置(2)的水來源水體(1)，低位發電裝置(6)泄流的水進入 同一水體(1)，進行循環利用圖2為利用本發明原理，建造的一種并聯的多組循環發電裝置的示意圖。該系統 由水體(1)、電解水裝置(2)、氣體輸送裝置(3)、高位水合成發電裝置(4)、水收集和導流裝 置(5)、低位水力發電裝置(6)構成。首先，在水電解裝置(2)里用電能將水分解成氫氣和 氧氣并進行收集。其次，將氣體輸送到高位發電裝置。第三，在高位水合成發電裝置(4)里 把氫氣和氧氣合成水，并可利用合成水時所放出的大量能量進行第一次發電，并將收集到 的水利用其的勢能在低位發電裝置(6)進行第二次發電。第四，利用本裝置產生的電能，在 同一水系(1)里再進行下一個循環的發電。充分利用水文地理條件，建立兩組或兩組以上 的并聯的該循環發電裝置，最大限度的開發可再生的、環保的新型能源。圖3為利用本發明原理，建造一種具有將水進行輸送并跨越一定的高程的循環發 電系統的示意圖。該裝置由水體(1)、電解水裝置(2)、氣體輸送裝置(3)、高位水合成發電 裝置(4)、水收集和導流裝置(5)、低位水力發電裝置(6)構成。首先，在水電解裝置(2)里 用電能將水分解成氫氣和氧氣并進行收集。其次，將氣體輸送到高位水合成發電裝置(4)。 第三，在高位水合成發電裝置(4)里把氫氣和氧氣合成水，并可利用合成水時所放出的大 量能量進行第一次發電，并將收集到的水利用其的勢能在低位發電裝置(6)進行第二次發 電。第四，生產的水進入另一個水體(102)。這樣就同時解決了發電和將水跨越障礙物的問 題，一舉兩得。圖4為利用本發明原理，建造一種通過遠距離輸送氫氣，而同時達到遠距離輸送 水和電能的循環發電系統的示意圖。該裝置由水體(1)、電解水裝置(2)、氣體輸送裝置 (3)、高位水合成發電裝置(4)、水收集和導流裝置(5)、低位水力發電裝置(6)構成。首先， 在水電解裝置(2)里用電能將水分解成氫氣和氧氣并進行收集。其次，將氫氣用輸送裝置 輸送到遠離水體(1)超過一公里以外的地方，建立高位水合成發電站(4)。第三，在高位水 合成發電裝置(4)里把氫氣和氧氣合成水，并可利用合成水時所放出的大量能量進行第一 次發電。第四，利用發電產生的水的勢能在低位發電站(6)進行第二次發電。通過大規模 的遠距離的輸送氫氣，同時解決了輸送水和輸送能源的問題。而且可以避免長距離輸送水的沿途污染問題和水的蒸發問題，是一種更為理想的輸送模式。 用該新型發電方法對現有的傳統的水電系統進行升級改造，將傳統水電站產生的 電能作為該新型發電系統電解水的電源，利用水壩形成的水面作為水體(1)，在水壩附近的 高海拔物上建立高位水合成系統(4)，對現有的水電站進行升級改造，挖掘潛力，最好條件 下可以將其原有的發電量提高數倍，使現有的水電站發揮更大的經濟效益。
權利要求
一種發電方法，該發電系統由以下結構組成水體(1)，電解水裝置(2)，氣體收集輸送裝置(3)，高位水合成發電裝置(4)，水收集導流裝置(5)，低位水力發電裝置(6)，其特征在于先用電把水分解成氫氣和氧氣，然后在高位水合成發電裝置(4)里使氫氣和氧氣結合生成水并放出能量，再利用該水的勢能在低位水力發電裝置(6)進行發電，把氣體受到的浮力產生的能量轉化成電能，把氣體分子自身的動能轉化成電能。
2.按照權利要求1所述的發電方法，其特征在于在所述高位水合成發電裝置(4)里， 利用氧氣和氫氣合成水時放出的能量進行發電。
3.按照權利要求1所述的發電方法，其特征在于所述氣體收集輸送裝置(3)由氫氣 收集輸送裝置和氧氣收集輸送裝置構成，把電解水裝置(2)產生的氫氣和氧氣分別進行收 集，并分別將其輸送高位水合成發電裝置(4)。
4.按照權利要求1所述的發電方法，其特征在于所述氣體收集輸送裝置(3)由氫氣 收集輸送裝置和氧氣收集裝置構成，把電解水裝置(2)產生的氫氣和氧氣分別進行收集， 并將收集到的氫氣輸送高位水合成發電裝置(4)。
5.一種實現權利要求3或權利要求4所述的氣體輸送方法的裝置，其特征在于所述 氣體收集輸送裝置(3)由軟管構成，該軟管能夠將氣壓向外和向內傳遞。
6.按照權利要求1所述的發電方法，其特征在于在低位水力發電裝置(6)里進行發 電所泄流的水進入同一水體(1)。
7.按照權利要求6所述的發電方法，其特征在于在同一水體(1)上建立兩組或兩組 以上的并聯的電解水裝置(2)、氣體收集輸送裝置(3)、高位水合成發電裝置(4)、水收集和 導流裝置(5)和低位水力發電裝置(6)，其中一組裝置產生的電能作為其他一組或多組裝 置用以電解水所需的電能，循環利用水資源。
8.按照權利要求1所述的發電方法，其特征在于在低位水力發電裝置(6)里進行發 電后所泄流的水進入了另一水體(102)。
9.按照權利要求8所述的發電方法，其特征在于把輸送氣體收集輸送裝置(3)的長 度進行延伸，把電解水裝置(2)產生的氫氣輸送到遠離水體(1) 一公里以外的地方。
10.按照權利要求1所述的發電方法，其特征在于利用水壩形成的水面作為水體(1)， 在水壩附近的高海拔物上建立高位水合成發電裝置(4)，以現有的電站產生的電能作為電 解水所需要的能量，提高現有的水力發電站的發電能力。
全文摘要
本發明公開了一種新型發電方法，包括其發電方法原理、系統構成及建造方案，其方法是用電能將水分解成氫氣和氧氣，利用氣體自身受到的浮力將氣體輸送到高位水合成發電裝置(4)，使氫氣和氧氣合成水并放出的大量能量，利用該能量發行第一次發電，再利用高位發電系統產生的水的勢能在低位水力發電裝置(6)進行第二次發電，從而把氣體受到的浮力產生的能量和氣體分子自身的動能轉換成電能。本發明通過人工的方式形成水的巨大落差，實現對新能源大規模的開發和運用，具有容易開發、高效、環保的特點。
文檔編號C25B1/04GK101881249SQ20101011316
公開日2010年11月10日 申請日期2010年2月24日 優先權日2010年2月24日
發明者閻朝旭 申請人:閻朝旭