CN102545693B - 等离子体太阳光热电转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及等离子体太阳光热电转换装置，包括太阳能收集单元、太阳能蓄热及导热器、离子循环热电转换器，太阳能收集器包括槽式或蝶式抛物面太阳聚焦板：太阳能蓄热及导热器包括保温槽和填充在保温槽内的蓄热/放热材料，离子循环热电转换器包括热电转换器支架、多个毛细回流柱以及隔离部件，密封装配架垂直于毛细回流柱设置在热电转换器密封支架内，所述热电转换器支架与太阳能蓄热及导热器构成密封空腔，密封装配架与隔离管将密封空腔分为相对低温低压区和相对高温高压区；低温低压区内填装有碱金属工质；隔离管为选择透过性，支架上设置阳极和阴极，本发明利用等离子体技术将太阳能转化为电能的装置，从而实现绿色能源的转化与利用。

Description

等离子体太阳光热电转换装置

技术领域

本发明涉及一种可再生清洁能源的高效利用技术，尤其涉及等离子体太阳光热电转换装置。

背景技术

太阳能作为一种无污染、节能、环保、安全的新能源正在日益受到重视。我国国土面积广，太阳能资源丰富，利用价值空间大。随着我国城市化进程的加快和对能源日益增长的迫切需要，如何充分地利用好太阳能这一“取之不尽、用之不竭”的绿色能源便显得尤为重要。

当前，国内外对太阳能的利用主要有三种形式：太阳能热水系统、太阳能供热采暖系统和太阳能光伏发电系统。近年来国外又出现了利用太阳能推动汽轮机的发电应用，也只是太阳能热水系统与蒸汽机发电技术的结合。但是，由于太阳能是一种时间、空间分布差异都很大的低密度能源，只有很好的解决了能量储存问题，实现全天候的应用，且大幅提高能量的接收效率与转化效率的基础上方具有真正实际应用价值。

目前已知的各种能量储存与应用技术中，人类对电能技术的掌握最为成熟与深入，应用也最广泛。本发明就是在解决了太阳能热量储存的基础上，利用离子的渗透与循环技术直接将太阳能转化为电能，实现了24小时不间断发电。

发明内容

本发明所解决的技术问题为提供一种利用等离子体技术将太阳能转化为电能的装置，从而实现绿色能源的转化与利用。

本发明的技术解决方案：

等离子体太阳光热电转换装置，其特殊之处在于：它包括太阳能收集单元、太阳能蓄热及导热器、离子循环热电转换器，

所述太阳能收集器包括槽式或蝶式抛物面太阳聚焦板：利用其内置的光敏传感器件自动调节太阳聚焦板以保持对准太阳所处的位置；

所述太阳能蓄热及导热器包括保温槽和填充在保温槽内的蓄热/放热材料，所述太阳能收集器用于加热太阳能蓄热及导热器中的蓄热/放热材料，

所述离子循环热电转换器包括热电转换器支架，设置在支架内部的多个毛细回流柱以及隔离部件，所述热电转换器支架包括两个侧壁毛细回流柱和横毛细回流柱，所述毛细回流柱均与侧壁毛细回流柱连通，所述隔离部件包括设置在每个毛细回流柱端部的隔离管以及固定且密封隔离管之间空隙的密封装配架，所述密封装配架垂直于毛细回流柱设置在热电转换器密封壳体内，所述热电转换器支架与太阳能蓄热及导热器构成密封空腔，所述密封装配架与隔离管将密封空腔分为相对低温低压区和相对高温高压区；

所述低温低压区空腔内填装有碱金属工质；

所述隔离管为选择透过性隔离管，所述支架上靠近太阳能蓄热及导热器一端设置有热电转换器阳极，所述支架上远离太阳能蓄热及导热器的一端设置有热电转换器阴极，所述热电转换器阳极与热电转换器阴极被隔离部件隔离。

上述热电转换器支架内壁设置有支架保温层，所述支架保温层内层为玻璃纤维或硅酸铝纤维，外层为聚氨脂层。

上述蓄热/放热材料由两种或两种以上的卤化物盐和硝酸盐配制而成。

上述保温槽侧壁设置有槽体保温层，所述槽体保温层的内层为玻璃纤维或硅酸铝纤维，外层为聚氨脂层。

上述阳能蓄热及导热器还包括磁力循环泵。

本发明所具有的优点：

1、集热、传热、热交换与碱金属热电转换系统结合，直接将热能转化为电能。

2、由于该系统能量损耗非常小，因而其转换效率高，实验可达到20-30％，理论上可接近卡诺循环效率；

3、功率密度更大，每套发电单元可实现20-35kW以上的电力输出；

4、与光伏发电系统相比，空间占用面积更小；

5、发电设备无运动部件、无噪声、无需维护，能够满足不同容量负载要求。无排放，无污染，完全绿色的自循环发电。

附图说明

图1为本发明的等离子体太阳光热电转换装置中离子循环热电转换器结构示意图；

图2为本发明太阳能收集器以及太阳能蓄热及导热器结构示意图；

图3为碱金属工质的内部循环过程的示意图；

其中附图标记为：1-保温槽，2-热电转换器阳极，3-密封装配架，4-毛细回流柱，5-低温低压区，6-密封空腔，7-热电转换器阴极，8-热电转换器支架，81-侧毛细回流柱，82-横毛细回流柱，9-隔离管，10-高温高压区，11-支架保温层，12-槽体保温层，13-太阳聚焦板，14-蓄热/放热材料。

具体实施方式

等离子体太阳光热电转换装置，包括太阳能收集单元、太阳能蓄热及导热器、离子循环热电转换器，太阳能收集器包括槽式或蝶式抛物面太阳聚焦板：利用其内置的光敏传感器件自动调节太阳聚焦板以保持对准太阳所处的位置。太阳能蓄热及导热器包括保温槽和填充在保温槽内的蓄热/放热材料，太阳能收集器用于加热太阳能蓄热及导热器中的蓄热/放热材料，离子循环热电转换器包括热电转换器支架，热电转换器支架包括两个侧壁毛细回流柱和横毛细回流柱，毛细回流柱均与侧壁毛细回流柱连通，设置在支架内部的多个毛细回流柱以及隔离部件，隔离部件包括设置在每个毛细回流柱端部的隔离管以及固定且密封隔离管之间空隙的密封装配架，密封装配架垂直于毛细回流柱设置在热电转换器密封壳体内，热电转换器支架与太阳能蓄热及导热器构成密封空腔，密封装配架与隔离管将空腔分为相对低温低压区和相对高温高压区，带有多组毛细回流柱的区域为相对低温低压区，空腔其余部分为相对高温高压区；低温低压区空腔内填装有碱金属工质；隔离管为选择透过性隔离管，支架上靠近太阳能蓄热及导热器一端设置有热电转换器阳极，所述支架上远离太阳能蓄热及导热器的一端设置有热电转换器阴极，所述热电转换器阳极与热电转换器阴极被隔离部件隔离。热电转换器支架内壁设置有支架保温层，支架保温层由内到外依次包括玻璃纤维或硅酸铝纤维层和聚氨脂层。蓄热/放热材料由两种或两种以上的卤化物盐和硝酸盐配制而成。保温槽外侧设置有槽体保温层，所述槽体保温层由内到外依次包括玻璃纤维或硅酸铝纤维层和聚氨脂层。蓄热及导热器可通过耐高温磁力驱动泵将熔化的蓄热材料输送到热电转换器所在位置。毛细回流柱由毛细回流材料制成。通过太阳聚焦板将太阳能聚焦至保温槽底部。

在比较大型的热电转换系统中，蓄热及导热器还可以包括耐高温磁力循环泵。利用磁力泵将熔化的蓄热材料输送到热电转换器所在位置，实现熔融液的内部自循环流动。

本发明等离子体太阳光热电转换装置主要由太阳能集热器与日光跟踪器、太阳能蓄热及导热器、离子循环热电转换器三大部分组成。

太阳能集热器与日光跟踪器由一组槽式或碟式抛物面太阳聚焦板组成，用于将太阳光的能量聚焦于一个带状区域或一个点上，完成能量由低密度向高密度的转化。

太阳能蓄热及导热器由一个外部带有多层高效保温材料、内部充填蓄热/放热材料的装置组成，该保温材料内侧采用耐700℃以上高温的玻璃纤维或硅酸铝纤维，外侧采用性能更好的聚氨脂保温；蓄热/放热材料由两种或两种以上的卤化物盐和硝酸盐配制而成，通过调整该无机盐的比例可以调节其熔融点及粘度，该材料的放热和蓄热过程即是通过混合无机盐的固液相转化来实现的。该蓄热及导热器还可以包括一个耐高温磁力驱动泵，在磁力泵的作用下实现熔融液的内部自循环流动。

离子循环热电转换器由一组管式隔离层分隔为高温高压区和低温低压区两部分，热电转换器内部装有碱金属工质，高温高压区的碱金属原子在换热器的加热及隔离管的作用下离解为碱金属离子和电子两部分，在压力作用下向低温低压区域渗透，由于管式隔离层具有选择性，碱金属离子源源不断的透过隔离层到达低温低压侧，电子则被留在高温高压侧，从而形成电势差，通过外部电路(或负载)即可使电子到达低温低压侧，重新与离子结合成原子。碱金属再通过支架的侧毛细回流柱在毛细结构作用下再次回到高温高压侧，实现离子循环热电转换发电。

通过太阳能集热装置采集自然能量将其转化为热能，然后利用碱金属离子热循环技术将热能转化为电势能实现发电利用。

Claims (5)

1.等离子体太阳光热电转换装置，其特征在于：它包括太阳能收集单元、太阳能蓄热及导热器、离子循环热电转换器，

所述太阳能收集器包括槽式或蝶式抛物面太阳聚焦板：利用其内置的光敏传感器件自动调节太阳聚焦板以保持对准太阳所处的位置；

所述太阳能蓄热及导热器包括保温槽和填充在保温槽内的蓄热/放热材料，所述太阳能收集器用于加热太阳能蓄热及导热器中的蓄热/放热材料，

所述离子循环热电转换器包括热电转换器支架，设置在支架内部的多个毛细回流柱以及隔离部件，所述热电转换器支架包括两个侧壁毛细回流柱和横毛细回流柱，所述毛细回流柱均与侧壁毛细回流柱连通，所述隔离部件包括设置在每个毛细回流柱端部的隔离管以及固定且密封隔离管之间空隙的密封装配架，所述密封装配架垂直于毛细回流柱设置在热电转换器支架内，所述热电转换器支架与太阳能蓄热及导热器构成密封空腔，所述密封装配架与隔离管将密封空腔分为相对低温低压区和相对高温高压区；

所述低温低压区空腔内填装有碱金属工质；

所述隔离管为选择透过性隔离管，所述支架上靠近太阳能蓄热及导热器一端设置有热电转换器阳极，所述支架上远离太阳能蓄热及导热器的一端设置有热电转换器阴极，所述热电转换器阳极与热电转换器阴极被隔离部件隔离。

2.根据权利要求1所述的等离子体太阳光热电转换装置，其特征在于：所述热电转换器支架内壁设置有支架保温层，所述支架保温层内层为玻璃纤维或硅酸铝纤维，外层为聚氨脂层。

3.根据权利要求1或2所述的等离子体太阳光热电转换装置，其特征在于：所述蓄热/放热材料由两种或两种以上的卤化物盐和硝酸盐配制而成。

4.根据权利要求3所述的等离子体太阳光热电转换装置，其特征在于：所述保温槽侧壁设置有槽体保温层，所述槽体保温层的内层为玻璃纤维或硅酸铝纤维，外层为聚氨脂层。

5.根据权利要求4所述的等离子体太阳光热电转换装置，其特征在于：所述太阳能蓄热及导热器还包括磁力循环泵。