氢氧发生系统的研制

论文摘要

由于地球上的煤、石油等常规能源的日益减少,所以对新能源或替代能源的开发越来越重要。由于氢元素具有高能量、高燃烧率、来源充足,以及燃烧生成物无污染的特性,在未来有可能成为一种举足轻重的二次能源。电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。本文研制了一套利用电解水工作的氢氧发生系统。基于对水电解过程的理论分析,探讨了电解水制氢过程中减少电能损耗,提高产气效率的几种可行方法。运用Proe三维造型软件对氢氧系统的组成结构进行了三维设计,结构布局合理。氢氧系统中的电解槽是电解水制氢系统的核心,系统采用双极性压滤式水电解槽,它由一百个小的电解池组合而成的,提高了产气效率。冷却系统是由换热器通过水冷来完成的,系统中应用了沉浸式换热器和板式换热器。氢氧系统对产气的压力、温度、是否漏气、电解液、降温液的存量等都有相关的检测系统进行监控。设计中用了具有温度补偿的集成压力传感器和电压/频率转换芯片来完成对气压的测量,并设有相应的报警设备及控制输出设备。硬件设计中,利用单片机,辅以外围模拟、数字电路功能模块,实现了从传感器传来信号的处理到显示输出,从安全监控到危险报警及有关设备的控制,保障了系统的安全运行。设计完硬件后,用C语言编写控制程序。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 电解水制氢技术国内外发展现状
• 1.2.1 国内电解水制氢技术的发展
• 1.2.2 国外电解水制氢技术的发展
• 1.3 氢能应用领域
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 电解水过程节能理论分析
• 2.1 电解水制氢的基本原理
• 2.1.1 电解过程
• 2.1.2 电解电压及超电位
• 2.2 水电解池降低电能损耗的方法
• 2.2.1 电解水的电能损耗
• 2.2.2 电解质的选择
• 2.2.3 电解液电导率和含气度的影响
• 2.2.4 降低电能损耗的相关方法的分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 氢氧发生系统的结构设计
• 3.1 氢氧发生系统总体设计
• 3.2 水电解槽的设计
• 3.2.1 水电解槽类型的选择
• 3.2.2 电解槽极板设计
• 3.3 冷却系统设计
• 3.3.1 热交换器理论分析
• 3.3.2 氢氧气体冷却系统的设计
• 3.3.3 电解液循环冷却系统的设计
• 3.4 调温系统的设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 氢氧发生系统硬件设计
• 4.1 控制系统总体设计
• 4.2 单片机电路的设计
• 4.3 压力测量电路的设计
• 4.3.1 压力传感器的选择
• 4.3.2 模数转换器件的选择
• 4.4 人机交互模块的设计
• 4.4.1 外部中断电路的设计
• 4.4.2 显示电路的设计
• 4.5 监控报警电路的设计
• 4.5.1 监控电路的设计
• 4.5.2 声光报警电路的设计
• 4.6 控制输出电路的设计
• 4.7 在线编程电路的设计
• 4.8 电路板的制作
• 4.9 本章小结
• 第5章 氢氧发生系统软件设计
• 5.1 开发环境和开发语言
• 5.2 主程序设计
• 5.3 子程序设计
• 5.3.1 气压测量子程序设计
• 5.3.2 安全监控及报警模块子程序设计
• 5.3.3 复归模块子程序设计
• 5.3.4 产气控制模块子程序设计
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢