一种制氧发电设备的制作方法

1.本实用新型涉及电解水制氧及碲化镉发电领域，特别涉及一种针对高原低温环境下的制氧发电设备。

背景技术：

2.高原制氧发电一体化装备，是针对高原低温环境下边防巡逻缺氧少电等问题而研发的模块化后勤保障装备。
3.目前制氧机的制气方式主要分为分子筛制氧和电催化制氧，但在极端低温环境下，二者都无法正常工作。传统单晶硅光伏发电板需要不断调整迎光角度，发电效率不高。

技术实现要素：

4.本实用新型提供一种制氧发电设备，所述设备包括制氧箱体、储能箱体和碲化镉发电板；所述制氧箱体和所述发电箱体通过插头导向件连接；
5.所述制氧箱体内部放置有制氧设备，所述制氧设备包括氧气罐、电催化制氧机和储气罐，所述制氧设备用于通过注水口注水制作氧气；
6.所述储能箱体内部放置有储能设备，所述发电设备包括储能电池、控制器、电池充电盒和航插，所述储能设备与所述碲化镉发电板连接，用于储存电能，所述储能设备通过所述插头导向件连接所述制氧设备。
7.具体的，所述制氧箱体和所述储能箱体为cfc碳纤维箱体，分别设置有碳纤维箱盖，所述碳纤维箱盖通过塔扣与所述制氧箱体和所述发电箱体连接；
8.所述cfc碳纤维箱体分为内层与外层，内层与外层之间填充有新型环保发泡材料。
9.具体的，所述制氧箱体的侧边设置有排气口和嵌入式扣手，所述排气口用于所述制氧设备排气；
10.所述发电箱体的侧边设置有pv接线口和嵌入式扣手，所述pv接线口用于和所述碲化镉发电板连接，向所述发电设备供电。
11.具体的，所述制氧设备的电催化制氧机和储气罐通过管路互相连接，且所述电催化制氧机和储气罐前方设置有三个所述氧气罐，所述氧气罐通过u型连接件固定；
12.所述储气罐后方设置有内陷凹槽，所述内陷凹槽内放置有高压气泵，所述高压气泵连接高压输送管和所述储气罐。
13.具体的，所述电催化制氧机内部的电解槽中设置有电解液，碳纤维加热毯包夹在保温材料与电解槽之间，所述碳纤维加热毯用于维持电解液的温度。
14.具体的，所述储能电池后方设置有整流器，所述整流器与所述控制器连接；
15.所述储能设备上设置有插航，所述插航两端通过所述插头导向件分别与所述储能设备和所述制氧设备连接，用于向所述制氧设备供电。
16.具体的，所述储能电池为钛酸锂电池，钛酸锂材料表面包覆有纳米石墨烯，电池电解液中加入有bibob盐，防止电解液凝固。
17.具体的，所述控制器外接有所述单兵电池充电盒，所述单兵电池充电盒固定于所述储能电池的前方。
18.具体的，所述发电箱体和所述制氧箱体内分别置有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板置于垂直置于所述单兵电池充电盒和所述储能电池之间，所述第二隔板垂直置于所述氧气罐和所述电催化制氧机之间。
19.具体的，所述碲化镉发电板的玻璃表面镀有减反膜，并对所述减反膜进行渗硒处理，用于提高光线穿透率；
20.所述碲化镉发电板的复合背接触层为znte或znte:cu；背面安装面板上设置有软性织布材料，用于发电板收纳折叠。
21.本实用新型带来的有益效果至少包括：通过碲化镉发电板替代传统单晶硅光伏发电可以无需调节迎光角度，且发电效率更高；而通过在电催化制氧机外侧粘贴碳素发热膜的方式，并通过发热隔膜控制器将电催化制氧机的壳体温度维持在稳定范围，解决了极端低温环境下制氧困难的问题，提高了制氧效率；整个装置采用模块化设计，并内置于碳纤维箱体中，可实现单兵散件运输，快速定点布置。
附图说明
22.图1是本技术实施例提供的储存电能箱体和制氧箱体的结构图；
23.图2是本技术实施例提供的碲化镉发电板的减反膜图层示意图；
24.图3是本技术实施例提供的碲化镉发电板的结构示意图；
25.图4是本技术实施例提供的储存电能箱体和制氧箱体的正视图；
26.图5是本技术实施例提供的制氧发电时的结构图；
27.图6是本技术实施例提供的制氧设备和储存电能设备的后视图；
28.图7是本技术实施例提供的充电电池盒的内部结构图。
29.附图标记分别表示：01-制氧箱体，11-碳纤维箱盖，12-搭扣，13-嵌入式扣手，14-排气口，15-插头导向件，16-第一隔板，17-第二隔板，02-储能箱体，21-pv线接口，23-碲化镉发电板，231-发电支架，232-pv线缆，03-制氧设备，31-电催化制氧机，32-储气罐，33-氧气罐，34-注水口，35-高压气泵，36-碳素发热膜，37-发热隔膜控制器，38-铝型材支架，04-发电设备，41-储能电池，42-控制器，43-电池充电盒，431-电池组，44-插航，45-整流器。
具体实施方式
30.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
31.在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
32.如图1所示，是本技术实施例提供的制氧发电设备的结构示意图。该制氧发电一体化设备分为上下两个部分，上部为制氧箱体01，下部为储能箱体02，箱体结构采用cfc碳纤维等高强度低质量材质制作，其主要作用是保护内部设备，同时方便设备收纳运输。它分内外两层，在内外层之间通过新型环保发泡材料。在保障箱体轻量化的基础上，使其拥有了较
好的保温效果。箱体整体呈柜式，制氧箱体01内部放置制氧设备03，储能箱体02内部放置储能设备04，制氧箱体01底部和储能箱体02顶部设置有插头导向件15，插头导向件15采用棱台的外形设计，分为公件与母件，发电箱体02顶部是凸出的公件，制氧箱体01底部是凹进去的母件。该插头导向件15在将上下两个箱子堆叠的过程中，起到导向作用，保证两个箱子精准对接。
33.两个箱体的侧边分别设置有嵌入式扣手13，方便人用手操作，便于箱体搬运。制氧箱体01的侧边底部开设有排气口14，主要用来排放制氧设备03的电催化制氧过程中产生的氢气。制氧箱体01和储能箱体02分别设置有对应的碳纤维箱盖11，碳纤维箱盖11通过塔扣12与制氧箱体01和储能箱体02连接。搭扣12的锁芯和锁体装在箱体上，锁体可绕固定在锁座上的销轴转动，碳纤维箱盖11上的锁舌与锁芯连为一体，锁舌座上设有锁舌凸块相对应的凹槽，锁体可盖住锁舌座。发电箱体02的侧边靠近底部开设有pv线接口21，pv线接口21引出的pv线232和碲化镉发电板23连接，将太阳能转化为电能，从而为本设备提供电。
34.如图2所示，考虑到现有碲化镉发电玻璃的光电转换率仅为18％，本方案在碲化镉发电板23的玻璃表面使用低温镀膜技术，镀上一层减反膜，以提高光线的穿透率，使碲化镉光伏发电功率提升了约2％。碲化镉发电是太阳能发电的一种，相比于传统单晶硅光伏发电板，碲化镉发电玻璃不需要调整迎光角度，漫散射的光即可发电。所以可以作为建筑材料使用，其使用场景远比传统单晶硅光伏发电板丰富。此外，减反膜图层还可以起到防污效果，避免灰尘颗粒等影响光照吸收。进一步地，对光伏板窗口层进行渗硒处理，提高光伏板对500nm以下的短波吸收，增强了近红外区域的光线吸收。此外，本方案同步采用znte/znte:cu复合背接触材料代替碲化镉发电板原本cuxte背接触材料，znte/znte:cu复合背接触材料可以提高短路电流密度和填充因子，使得eff提高了0.48％，从而提高了发电过程中电流的稳定性。
35.如图3所示，碲化镉发电板23由六组发电支架231组成发电面板，发电面板背部设有软性织布材料将其连接为整体，但每块发电面板之间可以实现快速折叠收纳，且每个发电支架231底部安装有滚轴，可以从发电面板上快速拆卸和折叠。
36.如图4所示，为制氧发电设备内部的结构示意图，由于在进行制氧和发电过程中需要开启碳纤维箱盖11，而在高原低温环境下会影响储能和制氧设备正常工作，因此在制氧箱体01和储能箱体02内部分别设置了第一隔板16与第二隔板17。第一隔板16垂直置于制氧设备的氧气罐33和电催化制氧机31之间，目的是在打开箱盖抽取氧气时，防止冷空气进入内部，保障制氧温度。第二隔板17置于垂直置于电池充电盒43和储能电池41之间，其上开设有若干孔洞，电池充电盒43通过孔洞固定安装在第二隔板17外侧，便于设备操作的同时，也可以避免冷空气进入内部空间影响电池的工作效率。
37.如图5和图6所示，制氧设备03的电催化制氧机31和储气罐32共同构成设备的主箱体，二者通过管路相互连接，主箱体前方设置有三个柱状氧气罐33，氧气罐33通过u型连接件固定，并通过高压气泵35与储气罐33连接，高压气泵35位于储气罐32后方的内陷凹槽内，通过此种摆放设计可以有效利用制氧箱体01的内部空间，减小设备体积。
38.电催化制氧机31的一侧设置有发热隔膜控制器37，发热隔膜控制器37用于控制碳素发热膜36的温度，碳素发热膜36总体厚度只有1～2个毫米，贴附于电催化制氧机31的周身，以确保电催化制氧机31维持恒定温度，确保制氧设备03的正常运行。氧气罐33的一侧还
设置有注水口34，通过进水管与电催化制氧机31内部的水壶连接，通过向注水口34内注水，补充电催化制氧机31制氧所消耗的水。
39.为进一步提高电催化制氧机31的保温效果，提高低温环境下的制氧效率，在电催化制氧机31内部引入电解液循环—储存—吹扫系统。该系统在高压气泵35抽氧的同时，将干燥的空气吹入电解槽内部，可避免电催化制氧机闲置状态下电解液结冰。电催化制氧机31制取的氧气进一步输送至储气罐32内，再通过高压气泵35压缩至氧气罐33内，氧气罐33内为7～8个大气压。高压气泵35对应位于制氧箱体01的排气口14位置，排气口14连接电催化制氧机31的氢气出口，目的为排除氢气，避免设备爆炸。
40.高效电催化制氧是通过碱性电解质制氧技术来获取氧气，制氧核心是一种全氟磺酸类的离子交换膜。本方案在以氟磺酸类的离子交换膜与商用pem电解槽基础上，引入高孔隙分形电极技术，在自行研制的高孔隙分形电极基底上，通过微纳组装过程强化负载高效催化剂进一步提高制氧效率。
41.本方案采用电解液循环—储存—吹扫系统，高压气泵35在抽取氧气过程中，将外界干燥的空气吹入电催化制氧机31的电解槽中，避免电催化制氧机31在闲置状态下因低温导致电解液结冰。进一步地，还可以在电解槽中和保温材料之间包夹轻质的碳纤维加热毯。在外加电压的情况下先在内部的储液槽内加热，设备使用状态下电解液融化，然后将融化后的电解液通入电解槽中，保障制氧机在低温下正常运行。
42.制氧设备03和储能设备04通过插航44实现电气连接，储能设备04向制氧设备03提供电力。储能设备04的储能电池41、控制器42和整流器45构成设备主体。其中，单兵电池充电盒43固定在储能电池41前方，整流器45置于储能电池41后方，通过底部的铝型材支架38进行固定连接，确保安装牢固。由于太阳能发的电无法直接使用，因此需要通过储能电池41将电转化后才可为其它用电设备使用。控制器42用来控制发电设备04中各用电器的开关闭合。
43.控制器42的两侧有铝型材紧固件，通过螺丝与铝型材紧固件固定在铝型材支架38上。由于储能电池41的电流较大，需要经过整流器45的处理才可让其他设备使用。整流器45与储能电池41采用插拔式连接，连接处有导向件，可实现二者的精准对接。
44.此外控制器42还与电池充电盒43连接，如图7所示，电池充电盒43内部为单兵电池，可以反向给用电设备进行电源补给，单兵电池431根据用电器的电压标准串接，用于直接向用电设备提供直流供电，因而需要放置到第二隔板17外侧。
45.为了提高高原低温环境下储能电池41的工作性能，本方案采用低温性能优越的钛酸锂电池作为储能电池，搭配充放电管理模块和连接器共同组成低温储能系统。钛酸锂电池以高镍三元材料为正极，钛酸锂为负极。采用高长宽比碳纳米管和cnt导电剂提高电极材料的吸水性，通过涂布片密度，压实密度使单体电池的能量密度达到了100wh/kg，比传统钛酸锂电池高出约10％。
46.进一步地，在电池的电解液中加入热稳定性高的libob(双草酸硼酸锂)盐，用以提升锂电池的低温性能。同步采用石墨烯改性纳米包覆钛酸锂材料，也即钛酸锂材料表面包覆有纳米石墨烯，使得钛酸锂在-40℃的低温环境下放电能力进一步提高。
47.本制氧发电设备主要用于高原缺氧环境，高原上大气稀薄致使太阳辐射强，光能资源丰沛，适合太阳能发电。通过弱光发电和电催化制氧技术有效缓解驻边战士缺氧少电
的难题。装备采用模块化组合设计，当需要使用时，只需将碳纤维盖板打开即可进行使用，无需拆解整个设备，且箱体采用碳纤维等高强度低质量材质，装备可实现单兵散件运输，快速定点布置。此外，碲化镉弱光发电替代传统单晶硅光伏发电，实现漫散射的光即可发电，同时通过减反膜扩大管够吸收波段，提升发电效率；发电设备通过采用改良的钛酸锂电池组成钛酸锂低温储能系统，大大提高电池在低温环境下的储能效率；制氧设备的电催化制氧机引入电解液循环—储存—吹扫系统实，同时在电解槽中加入碳纤维加热毯包夹在保温材料与电解槽之间，可进一步避免电解液在低温环境下凝固而影响反应进程。
48.以上对实用新型的较佳实施例进行了描述；需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本实用新型的实质内容；因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

技术特征：

1.一种制氧发电设备，其特征在于，所述设备包括制氧箱体、储能箱体和碲化镉发电板；所述制氧箱体和所述储能箱体通过插头导向件连接；所述制氧箱体内部放置有制氧设备，所述制氧设备包括氧气罐、电催化制氧机和储气罐，所述制氧设备用于通过注水口注水制作氧气；所述储能箱体内部放置有储能设备，所述储能设备包括储能电池、控制器、电池充电盒，所述储能设备与所述碲化镉发电板连接，用于储存电能，所述储能设备通过所述插头导向件连接所述制氧设备。2.根据权利要求1所述的制氧发电设备，其特征在于，所述制氧箱体和所述储能箱体为cfc碳纤维箱体，分别设置有碳纤维箱盖，所述碳纤维箱盖通过塔扣与所述制氧箱体和所述储能箱体连接；所述cfc碳纤维箱体分为内层与外层，内层与外层之间填充有新型环保发泡材料。3.根据权利要求2所述的制氧发电设备，其特征在于，所述制氧箱体的侧边设置有排气口和嵌入式扣手，所述排气口用于所述制氧设备排气；所述储能箱体的侧边设置有pv接线口和嵌入式扣手，所述pv接线口用于和所述碲化镉发电板连接，向所述储能设备供电。4.根据权利要求3所述的制氧发电设备，其特征在于，所述制氧设备的所述电催化制氧机和储气罐通过管路互相连接，且所述电催化制氧机和储气罐前方设置有三个所述氧气罐，所述氧气罐通过u型连接件固定；所述储气罐后方设置有内陷凹槽，所述内陷凹槽内放置有高压气泵，所述高压气泵连接高压输送管和所述储气罐。5.根据权利要求3所述的制氧发电设备，其特征在于，所述电催化制氧机内部的电解槽中设置有电解液，碳纤维加热毯包夹在保温材料与电解槽之间，所述碳纤维加热毯用于维持电解液的温度。6.根据权利要求1所述的制氧发电设备，其特征在于，所述储能电池后方设置有整流器，所述整流器与所述控制器连接；所述储能设备上设置有插航，所述插航两端通过所述插头导向件分别与所述整流器和所述制氧设备连接，用于向所述制氧设备供电。7.根据权利要求6所述的制氧发电设备，其特征在于，所述储能电池为钛酸锂电池，钛酸锂材料表面包覆有纳米石墨烯，电池电解液中加入有libob盐。8.根据权利要求7所述的制氧发电设备，其特征在于，所述控制器外接有所述电池充电盒，所述电池充电盒固定于所述储能电池的前方。9.根据权利要求8所述的制氧发电设备，其特征在于，所述储能箱体和所述制氧箱体内分别置有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板垂直置于所述氧气罐和所述电催化制氧机之间，所述第二隔板置于垂直置于所述电池充电盒和所述储能电池之间。10.根据权利要求8所述的制氧发电设备，其特征在于，所述碲化镉发电板的玻璃表面镀有减反膜，并对所述减反膜进行渗硒处理，用于提高光线穿透率；所述碲化镉发电板的复合背接触层为znte或znte:cu；背面安装面板上设置有软性织布材料，用于发电板收纳折叠。

技术总结

本申请实施例公开了一种制氧发电设备，涉及电解水制氧及碲化镉发电领域，设备包括制氧箱体、发电箱体和碲化镉发电板；制氧箱体和发电箱体通过插头导向件连接；制氧箱体内部放置有制氧设备，制氧设备包括氧气罐、电催化制氧机和储气罐，制氧设备用于通过注水口注水制作氧气；发电箱体内部放置有发电设备，发电设备包括储能电池、控制器、电池充电盒和航插。本实用新型通过将装备采用模块化组合设计，箱体采用碳纤维等高强度低质量材质，装备可实现单兵散件运输，快速定点布置。快速定点布置。快速定点布置。