具有水中防腐功能的漂浮支架及浮动光伏发电装置

1.本发明涉及一种具有水中防腐功能的漂浮支架及浮动光伏发电装置。适用于水面光伏发电领域。


背景技术：

2.近年来，随着全球范围内限制二氧化碳排放的法规的实施，需要开发一种不排放二氧化碳的新型发电装置。因此，没有二氧化碳的排放，作为使用清洁能源的发电装置，使用太阳能的发电装置具有代表性，并且随着近年来该技术的开发和安装成本变得更便宜，供应正在扩大。
3.然而，太阳能发电系统根据发电区域和太阳光量的不同而具有不同的发电能力。为了大面积安装，由于使用了大量的土地，在购买土地方面有许多限制。由于成本高的问题，在大规模安装发电设施时，取得周边居民的合作确实存在困难。此外，在安装在陆地上的传统太阳能发电系统中，在接收太阳光发电的过程中产生大量的热，存在降低装置性能并导致故障的风险。
4.因此，为解决土地问题和降低过热产生的故障风险，在河流、湖泊、水库、大坝等的水面上安装太阳能电池板的浮动光伏发电设施已经被积极提出，同时水面太阳能发电系统能确保充足的阳光和广阔的安装区域。
5.然而，由于水面太阳能发电系统的区域性质，系统中框架的腐蚀比安装在陆地上的光伏发电设施进行得更快，解决这一问题的一个典型的补充是使用posmac，一种镀锌镁的钢架材料，或一种镀铝氧化物的铝基合金作为材料，然而，尽管采取了这些措施，但仍不足以有效防止长时间暴露在滴水、潮湿和盐分下的框架腐蚀。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种具有水中防腐功能的漂浮支架及浮动光伏发电装置。
7.本发明所采用的技术方案是：一种具有水中防腐功能的漂浮支架，其特征在于：具有能漂浮在水面上的浮子，以及安装固定于浮子上的框架，框架上接有光电极模块，光电极模块上的光电极能在与水中的水接触时引起水分解以引起氧气，同时水分解产生的电子被移动到与光电极模块电连接的框架上，从而防止框架的腐蚀。
8.所述光电极由具有大于1.23ev的标准氢电极电位的材料制成。
9.所述光电极由n型半导体材料制成。
10.所述光电极srnbo3、iro2、ktao3、bivo4、batio3、tio2、zno、batao2n、latao2n、catao2n、nanbo2n、srnbo2n、cds、zns、mos2、agin2s
48
、in2s3、fe2o3、sno2、ta3n5、taoh,c3n4、sic或cu2o制成。
11.所述光电极模块包括多个安装臂，安装臂上端连接所述框架，安装臂下端共同连接基板托盘，基板托盘上安装所述光电极。
12.所述安装臂具有竖向伸缩机构，竖向伸缩机构下端经角度调节机构连接支撑杆，支撑杆上安装所述基板托盘。
13.所述竖向伸缩机构具有伸缩上臂和伸缩下臂，伸缩上臂的侧面上开设有第一定位通孔，伸缩下臂的侧面上开设有多个位于不同高度的第二定位通孔，伸缩下臂插装于伸缩上臂内并经穿过第一、二定位通孔的定位销实现锁定。
14.所述角度调节机构包括用于连接所述竖向伸缩机构的第一连接件和用于连接所述支撑杆的第二连接件，第一连接件下端接有轴线与其垂直的第一连接盘，第二连接件上端接有轴线与其垂直的第二连接盘，第一、二连接盘之间经穿过两者中心的螺栓相连；
15.所述第一连接盘的与第二连接盘接触面上制有若干从其中心延伸至边缘的第一插槽，第二连接盘的与第一连接盘接触面上制有若干从其中心延伸至边缘的第二插槽，当第二连接盘绕螺栓转动到其上的第二插槽与第一连接盘上的第一插槽对应时，第一、二插槽拼合形成插孔，插孔内插入有约束楔。
16.所述约束楔具有多个，能同时插装于相应的多个插孔内，多个约束楔共同接于可弯曲的主体片上。
17.一种浮动光伏发电装置，其特征在于：具有太阳能电池板和所述的具有水中防腐功能的漂浮支架，其中太阳能电池板安装固定于漂浮支架的框架。
18.本发明的有益效果是：本发明通过光电极分解水产生水中氧气和电子在水中运动防止框架腐蚀的双重作用，保护了水生生态系统，最大限度地实现了环保型漂浮式光伏发电系统。本发明中光电极经安装臂安装于框架上，通过安装臂可实现光电极的高度和倾斜度调节，便于初始安装和维护。
附图说明
19.图1为实施例的立体图。
20.图2为实施例的侧视图。
21.图3为实施例中光电极模块的结构示意图。
22.图4为实施例中角度调节机构的结构示意图。
23.图5为实施例中光电极模块的分解示意图。
24.图6为实施例中光电极模块的结构示意图。
25.1、光电极模块；2、光电极；3、框架；4、太阳能电池板；5、浮子；6、基本托盘；7、伸缩上臂；7a、第一定位通孔；8、竖向伸缩机构；9、伸缩下臂；9a、第二定位通孔；10、角度调节机构；10a、第一转动部件；10b、第二转动部件；11、支撑杆；12、第一连接件；13、第一连接盘；13a、第一插槽；14a、螺栓；14b、螺母；15、第二连接盘；15a、第二插槽；16、第二连接件；17a、约束楔；17b、主体片。
具体实施方式
26.本实施例为一种浮动光伏发电装置，包括太阳能电池板和具有水中防腐功能的漂浮支架，其中太阳能电池板安装固定于漂浮支架上。
27.本例中漂浮支架具有能漂浮在水面上的浮子，以及安装固定于浮子上的框架，框架上接有光电极模块，光电极模块上装有光电极，光电极能在与水中的水接触时引起水分
解以引起氧气，同时水分解产生的电子被移动到与光电极模块电连接的框架上，从而防止框架的腐蚀。
28.本实施例中光电极模块的光电极在水中成为阳极，框架在水中成为阴极，形成电路，发生的反应可以概括为以下反应方程式：
29.2h2o
→
4e-+o2
↑
+4h
+
(阳极，光电极，空穴从阴极向阳极移动)
30.4e-+4h
+
→
2h2↑
(阴极，框架，电子从阳极向阴极移动)
31.从上述反应方程中可以看出，通过光电极的水分解在水中产生电子、氧和氢，产生的电子沿着电线移动到位于水面上的框架。因此，在水中获得有助于水生生态系统的氧，同时在水中，框架接收电子并防止因氧化而腐蚀。
32.为了使上述反应公式所示的实际反应顺利进行，光电极必须具有比框架更大的电离倾向或首先具有更强的氧化倾向，为此光电极由具有大于1.23ev的标准氢电极电位的材料制成。
33.本实施例中光电极优选由n型半导体材料制成，在n型半导体材料中，几乎所有材料的标准氢电极电位大于1.23ev都是可能的，如srnbo3,iro2,ktao3,bivo4,batio3,tio2,zno,batao2n,latao2n,catao2n,nanbo2n,srnbo2n,cds,zns,mos2,agin2s4,in2s3,fe2o3,sno2,ta3n5,taoh,c3n4,sic,cu2o。
34.本例中框架采用有利于与光电极成对反应的材料，框架可为钢框架、posmac制框架或al框架上涂覆al2o3，posco的“posmac”由于其优异的耐腐蚀性而被实际应用于现场，被证实与光电极2配对并积极反应；al框架上涂覆al2o3的情况下，禁带宽度较宽，因此在引起上述反应方面存在一定的困难，但可以说它是一种足够可行的材料。
35.本实施例中光电极模块包括两个相同的安装臂，安装臂上端连接框架，两安装臂下端共同连接基板托盘，基板托盘上安装光电极，安装臂具有竖向伸缩机构，竖向伸缩机构下端经角度调节机构连接支撑杆，支撑杆上安装基板托盘，通过竖向伸缩机构可进行光电极高度调节，通过角度调节机构可进行光电极倾斜度调节。
36.本例中竖向伸缩机构具有伸缩上臂和伸缩下臂，伸缩上臂的侧面上开设有第一定位通孔，伸缩下臂的侧面上开设有多个位于不同高度的第二定位通孔，伸缩下臂插装于伸缩上臂内，可在沿竖向伸缩上臂内移动，调节竖向伸缩机构长度，从而调节光电极安装高度。当光电极调节至预设的高度位置后，使第一、二定位通孔位置对应，通过穿过第一、二定位通孔的定位销实现竖向伸缩机构长度锁定。
37.本实施例中角度调节机构具有第一转动部件和第二转动部件，其中第一转动部件具有第一连接件和第一连接盘，第一连接件上端连接竖向伸缩机构，第一连接件下端连接第一连接盘，且第一连接盘轴线与第一连接件垂直；第二转动部件具有第二连接件和第二连接盘，第二连接件下端连接支撑杆，第二连接件下端连接第二连接盘，且第二连接盘轴线与第二连接件垂直。
38.本例中第一、二连接盘之间经穿过两者中心的螺栓配合螺母相连，第一连接盘的与第二连接盘接触面上均匀制有若干从该接触面中心延伸至边缘的第一插槽，第二连接盘的与第一连接盘接触面上制有若干从该接触面中心延伸至边缘的第二插槽。当第二连接盘绕螺栓转动到其上的第二插槽与第一连接盘上的第一插槽对应时，相互对应的第一、二插槽拼合形成插孔，插孔内插入有约束楔，通过约束楔限制第二连接盘绕螺栓转动，从而锁定
光电极的倾斜角。
39.本实施例中约束楔具有3个，能同时插装于第一、二连接盘之间相应的3个插孔内，3个约束楔共同接于可弯曲的主体片上。
40.本实施例中考虑光电极的预期寿命来设置报警时间并在所设置的报警时间到达时产生报警的报警器。报警器可以被配置成产生光或报警声音，或者光和报警声音两者。这样的告警对于在配置了系统的几十个单位单元的大规模实际领域中在适当的时间内维护光电极模块是非常有用的。

技术特征：
1.一种具有水中防腐功能的漂浮支架，其特征在于：具有能漂浮在水面上的浮子，以及安装固定于浮子上的框架，框架上接有光电极模块，光电极模块上的光电极(阴极框架与阳极光电极耦合与光电极模块当中，通过光电极分解水产生水中氧气和电子在水中运动防止框架腐蚀的双重作用，保护了水生态系统，最大限度地实现了生态友好型浮动光伏发电系统)能在与水中的水接触时引起水分解以引起氧气，同时水分解产生的电子被移动到与光电极模块电连接的框架上，从而防止框架的腐蚀。2.根据权利要求1所述的具有水中防腐功能的漂浮支架，其特征在于：所述光电极由具有大于1.23ev的标准氢电极电位的材料制成。3.根据权利要求2所述的具有水中防腐功能的漂浮支架，其特征在于：所述光电极由n型半导体材料制成。4.根据权利要求2所述的具有水中防腐功能的漂浮支架，其特征在于：所述光电极srnbo3、iro2、ktao3、bivo4、batio3、tio2、zno、batao2n、latao2n、catao2n、nanbo2n、srnbo2n、cds、zns、mos2、agin2s
48
、in2s3、fe2o3、sno2、ta3n5、taoh,c3n4、sic或cu2o制成。5.根据权利要求1所述的具有水中防腐功能的漂浮支架，其特征在于：所述光电极模块包括多个安装臂，安装臂上端连接所述框架，安装臂下端共同连接基板托盘，基板托盘上安装所述光电极。6.根据权利要求5所述的具有水中防腐功能的漂浮支架，其特征在于：所述安装臂具有竖向伸缩机构，竖向伸缩机构下端经角度调节机构连接支撑杆，支撑杆上安装所述基板托盘。7.根据权利要求6所述的具有水中防腐功能的漂浮支架，其特征在于：所述竖向伸缩机构具有伸缩上臂和伸缩下臂，伸缩上臂的侧面上开设有第一定位通孔，伸缩下臂的侧面上开设有多个位于不同高度的第二定位通孔，伸缩下臂插装于伸缩上臂内并经穿过第一、二定位通孔的定位销实现锁定。8.根据权利要求6所述的具有水中防腐功能的漂浮支架，其特征在于：所述角度调节机构包括用于连接所述竖向伸缩机构的第一连接件和用于连接所述支撑杆的第二连接件，第一连接件下端接有轴线与其垂直的第一连接盘，第二连接件上端接有轴线与其垂直的第二连接盘，第一、二连接盘之间经穿过两者中心的螺栓相连；所述第一连接盘的与第二连接盘接触面上制有若干从其中心延伸至边缘的第一插槽，第二连接盘的与第一连接盘接触面上制有若干从其中心延伸至边缘的第二插槽，当第二连接盘绕螺栓转动到其上的第二插槽与第一连接盘上的第一插槽对应时，第一、二插槽拼合形成插孔，插孔内插入有约束楔。9.根据权利要求7所述的具有水中防腐功能的漂浮支架，其特征在于：所述约束楔具有多个，能同时插装于相应的多个插孔内，多个约束楔共同接于可弯曲的主体片上。10.一种浮动光伏发电装置，其特征在于：具有太阳能电池板和权利要求1～9任意一项所述的具有水中防腐功能的漂浮支架，其中太阳能电池板安装固定于漂浮支架的框架。

技术总结
本发明涉及一种具有水中防腐功能的漂浮支架及浮动光伏发电装置。本发明的技术方案为一种具有水中防腐功能的漂浮支架，具有能漂浮在水面上的浮子，以及安装固定于浮子上的框架，框架上接有光电极模块，光电极模块上的光电极能在与水中的水接触时引起水分解以引起氧气，同时水分解产生的电子被移动到与光电极模块电连接的框架上，从而防止框架的腐蚀。本发明适用于水面光伏发电领域。本发明的有益效果为过光电极分解水产生水中氧气和电子在水中运动防止框架腐蚀的双重作用，保护了水生生态系统，最大限度地实现了环保型漂浮式光伏发电系统。本发明中光电极经安装臂安装于框架上，通过安装臂可实现光电极的高度和倾斜度调节，便于初始安装和维护。便于初始安装和维护。便于初始安装和维护。


技术研发人员：朱烨森 胡坚柯 王军 章淳建 滕楷 卢新杰 何鑫
受保护的技术使用者：东南大学 南京帕偌特太阳能有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/5/4