地方都可以利用太阳能进行制氢。

1。2 国内外研究的历史与现状

1。2。1 国外研究现状

1。2。2 国内研究现状

1。3 论文的主要内容

本文的主要目的是针对内河游轮动力系统需求，设计为燃料电池供氢的系统。同 时设计一套利用太阳能制氢的装置。本文将对国内外目前太阳能制氢现状进行调查分 析，选取其中较为先进的制氢方式并设计制氢系统的具体形式，随后进行仿真模拟， 最后对整个系统进行零件选配。

(1)选择一艘内河游轮，设计太阳能板铺设面积； (2)选择太阳能制氢方式：太阳能光伏法电解水制氢；

(3)设计太阳能制氢系统的具体形式； (4)对设计的太阳能制氢系统运用仿真软件进行模拟与仿真； (5)选择相关零部件型号。

第二章 太阳能发电系统设计

2。1 太阳能及太阳能电池介绍

2。1。1 太阳能及其利用介绍

太阳能是目前人类已知的清洁无污染新能源中最有潜力的能源之一，因为太阳本 身的能量是由核裂变反应放出，理论上拥有无穷的寿命来释放能量，并且没有污染， 是当前最清洁的新能源。如何对太阳能进行充分并且合理的利用是新能源研究人员的 一个大难题。

目前人类已知的四种主要的太阳能利用方式是光化学利用、光热利用、光伏利用 和光生物利用四种形式。其中光化学利用与太阳能制氢息息相关，它是利用太阳在裂 变过程中产生的辐射能传导到地球后被太阳能吸收装置吸收后通过催化剂的作用进 行电解水制氢；光热利用则是通过太阳能吸收装置将太阳的辐射能转化为热能，并通 过水冷装置储存起来，最常见的用途就是太阳能热水器；光伏利用是通过使用光伏电 池等设备来进行能量的转换，通过光能吸收装置将光能转化为电能储存起来运用到生 活以及工业当中；光生物利用是最贴近生态的一种方式，它以植物的光合作用为基础 来完成太阳能的储存[14]。

光伏电池工作原理是：光伏电池由半导体组成，当太阳光线照射到光伏电池表面 时，太阳能通过热辐射的方式到达硅半导体表面，半导体中 P 区和 N 区存在院子的价 电子，由于收到了辐射能中光子的冲击，半导体中的那些价电子能量激增，越过了禁 带宽度 Eg 所规定的能量，使半导体内部电子开始不规则运动，导致了非平衡的电子- 空穴对。这些电子-空穴对分成两个部分，一部分电子-空穴对可以能够过自身的调节 恢复到平衡状态，此时这些电子-空穴对在外界看来就是无电性；另一部分电子-空穴 对因为 P—N 结的存在，经过化学反应变化生成了光生电场。当光伏电池与外部系统 连通时，光生电场就可以对外释放电能。但是单个光伏电池所能提供的能量十分微弱， 因此我们将多个光伏电池进行串并连接组成电池组并用来输出电能，此时这就是具有 较高输出能力的光伏电池组件[15]。

2。1。2 太阳能电池介绍

光伏电池组件的组合体又称为太阳能电池，因为地球的自转导致某一固定地区的 太阳能照射程度随着时间呈现线性变化，从而导致光伏电池内部的电子-空穴随之发 生变化，由于光生电场与电子-空穴的数量有关，因此光生电场生成的数量和自身的 能量就会不同，引起光伏电池组件的输出电流、电压、负载能力也不相同。通过这种 递推关系可以得出太阳能电池的输出特性与太阳的辐射强度呈一定的函数关系，可以 通过这个数学模型来对太阳能电池的效率进行研究和分析。

在不同的温度条件和辐射强度下，太阳能电池的输出电压与电流之间的函数关系 称为太阳电池的数学模型。通常可分为理论模型和工程模型。理论模型物理意义明确， 能反映太阳能电池的物理特性，但很难确定其参数。在工程模型中，忽略了理论模型 中影响不大的项，并通过数学和实验的方法确定出了模型参数的经验值。同时因为太 阳能电池制作的方便以及数据容易进行采集，只需要将多台太阳能电池摆放在同一位 置多天，采集他的电压，电流，根据每天的日照程度所获得的能量，所能产生的最大 功率，就可以大概模拟出太阳能电池的性能特性曲线。