CN103337647B - 太阳能热再生氯铜燃料电池再生技术 - Google Patents

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Abstract

太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法由太阳能采集系统及燃料再生系统组成，从燃料电池正负极放出来的反应后的乏液被分别储存在两个耐酸罐中，当晴天有阳光时，利用太阳能的热量对乏液进行燃料再生处理。把太阳能转化为化学能储存起来，通过燃料电池把化学能转化为电能供人们使用，在容量足够大时，可以为铜-氯燃料电池提供充足的燃料，保证燃料电池不受天气影响，连续发电，利用本发明进行燃料的再生时，分解产物完全用作燃料电池的氧化剂和还原剂，没有多余的化学废料产生，对环境没有影响，属于对环境友好的清洁能源利用系统。

Description

太阳能热再生氯铜燃料电池再生技术
技术领域
本发明涉及燃料电池的燃料再生方法，尤其涉及一种太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法。
背景技术
目前清洁可再生能源的利用主要有水力发电、风力发电、光伏发电、潮汐发电、波浪发电、洋流发电、温压发电、盐差发电、太阳能热力发电和地热发电。相比之下，应用较为广泛的是光伏发电，但目前制约其大规模应用的瓶颈为成本高，效率低，无法与火电、核电相比。近年来我国的风电得到了快速发展，已成为全球风电发展最快和市场潜力最大的国家。但仍远远不能满足人们对电力的需求。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足之处，提供一种太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法，利用太阳能再生燃料，满足人们可持续发展的要求。
本发明所述的太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法，由太阳能热再生铜-氯燃料电池再生系统实现，所述的太阳能热再生铜-氯燃料电池燃料再生系统，包括有太阳能采集系统及燃料再生系统，所述的太阳能采集系统，包括有太阳能采集器、高温循环风机和热力管道。所述的燃料再生系统，包括有离心喷雾器、喷雾干燥塔、盐酸冷凝器、旋风分离器、高温分解塔、氯化亚铜溶解塔、氯气压缩机、钢瓶、耐酸罐及盐酸泵设备，所述的太阳能采集器，包括有聚光镜和位于焦点线上的石英集热管及自动向日跟踪器，所述的聚光镜为抛物线槽形玻璃反光镜。所述的石英集热管为直通型双层石英玻璃真空管，石英集热管中设置有一根耐高温抗氧化的镍金属管通过，两端分别与两条高温热力主管道相连通，这两条主热力管道上并联着若干同样的石英集热管，主热力管道也是镍质的。管内工质是以氮气或惰性气体为主要成分的导热剂，两条主热力管道分别与高温循环风机的进出口相通，因此，管道内的导热气体就从石英集热管的一端进入，被聚光镜反射的太阳光加热后进入另一根主热力管道，通过风机往复循环输送至干燥、加热设备中，从而完成太阳能的采集和输送过程。
从燃料电池正负极放出来的反应后的乏液被分别储存在两个耐酸罐中，当晴天有阳光时，对乏液进行燃料再生处理。把收集的氯化铜盐酸溶液用泵输送至喷雾干燥塔的离心喷雾器内，呈雾状喷入塔内，与塔内循环着的高温盐酸气体相遇，在短时间内完成热交换过程，氯化铜溶液变成盐酸蒸汽从塔顶部排出至盐酸冷凝器内，冷凝为液体盐酸，其中的溶质氯化铜则变为无水氯化铜粉末，随高温盐酸气体进入塔底部的旋风分离器内，落入下面的高温分解塔内，当无水氯化铜粉末的量达到高温分解塔容积的2/3时，停止喷雾干燥操作。关闭盐酸蒸汽排出阀，开启抽气泵，将罐内盐酸气体抽尽，排至耐酸罐内。打开高温分解塔的加热阀，对塔内的无水氯化铜粉末加强热，当塔内温度升至500℃时，打开氯气阀并开启液氯钢瓶前面的氯气压缩机。无水氯化铜被加热时发生分解反应：2Cucl2 500℃ 2Cucl+cl2↑,当反应完毕，不再有氯气产生时，关闭氯气压缩机。氯气被压缩、冷凝后变为液态存于钢瓶中，再与盐酸混合成为铜-氯燃料电池的氧化剂。氯化铜分解的另一产物为氯化亚铜（Cucl），其熔点为430℃，呈液态存于高温分解塔内。打开高温分解塔下面的氯化亚铜排出阀，使其流入氯化亚铜溶解塔顶部的离心喷雾器内，被喷成雾状微粒溶于塔内的浓盐酸中，当浓度达到饱和时，从氯化亚铜溶解塔的底部放出，即成为铜-氯燃料电池的燃料。溶解时产生的盐酸蒸汽进入盐酸冷凝器，变为液体盐酸进行储存。
本发明所述的太阳能热再生铜-氯燃料电池燃料再生方法利用燃料再生系统把太阳能转化为化学能储存起来，在需要时通过燃料电池把化学能转化为电能供人们使用，解决了太阳能的储存和转化问题，在容量足够大时，可以为铜-氯燃料电池提供充足的燃料，保证燃料电池不受天气影响，连续发电。与其他可再生燃料电池相比，有其独特的优势。利用本发明所述的太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法进行燃料的再生时，分解产物完全用作燃料电池的氧化剂和还原剂，没有多余的化学废料产生，对环境没有影响，属于对环境友好的清洁能源利用系统。
附图说明
附图1是本发明所述太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法流程示意图，附图2是本发明所述太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法的太阳能采集器结构示意图。1—离心喷雾器  2—喷雾干燥塔  3—盐酸冷凝器  4—旋风分离器  5—高温分解塔  6—氯化亚铜溶解塔  7—氯气压缩机  8—钢瓶  9—盐酸泵  10—聚光镜  11—石英集热管  12—高温循环风机  13—热力管道。
具体实施方式
现参照附图1和附图2，结合实施例说明如下：本发明所述的太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法，由太阳能热再生燃料系统实现，所述的再生系统，包括有太阳能采集系统及燃料再生系统，所述的太阳能采集系统，包括有太阳能采集器、高温循环风机12和热力管道13。所述的燃料再生系统，包括有离心喷雾器1、喷雾干燥塔2、盐酸冷凝器3、旋风分离器4、高温分解塔5、氯化亚铜溶解塔6、氯气压缩机7、钢瓶8、耐酸罐及盐酸泵9，所述的太阳能采集器，包括有聚光镜10和位于焦点线上的石英集热管11及自动向日跟踪器，所述的聚光镜10为抛物线槽形玻璃反光镜。所述的石英集热管11为直通型双层石英玻璃真空管，石英集热管11中设置有一根耐高温抗氧化的镍金属管通过，两端分别与两条主高温热力管道13相连通，这两条主热力管道13上并联着若干同样的石英集热管11，主热力管道也是镍质的。管内工质是以氮气或惰性气体为主要成分的导热剂，两条主热力管道13分别与高温循环风机12的进出口相通，因此，管道内的导热气体就从石英集热管11的一端进入，被聚光镜10反射的太阳光加热后进入另一根主热力管道13，通过风机往复循环输送至干燥、加热设备中，从而完成太阳能的采集和输送过程。从燃料电池正负极放出来的反应后的乏液被分别储存在两个耐酸罐中，当晴天有阳光时，对乏液进行燃料再生处理。把收集的氯化铜盐酸溶液用泵输送至喷雾干燥塔2的离心喷雾器1内，呈雾状喷入塔内，与塔内循环着的高温盐酸气体相遇，在短时间内完成热交换过程，氯化铜溶液变成盐酸蒸汽从塔顶部排出至盐酸冷凝器3内，冷凝为液体盐酸，其中的溶质氯化铜则变为无水氯化铜粉末，随高温盐酸气体进入塔底部的旋风分离器4内，落入下面的高温分解塔5内，当无水氯化铜粉末的量达到高温分解塔5容积的2/3时，停止喷雾干燥操作。关闭盐酸蒸汽排出阀，开启抽气泵，将罐内盐酸气体抽尽，排至耐酸罐内。打开高温分解塔5的加热阀，对塔内的无水氯化铜粉末加强热，当塔内温度升至500℃时，打开氯气阀并开启液氯钢瓶8前面的氯气压缩机7。无水氯化铜被加热时发生分解反应：2Cucl2 500℃ 2Cucl+cl2↑,当反应完毕，不再有氯气产生时，关闭氯气压缩机。氯气被压缩、冷凝后变为液态存于钢瓶8中，再与盐酸混合成为铜-氯燃料电池的氧化剂。氯化铜分解的另一产物为氯化亚铜（Cucl），其熔点为430℃，呈液态存于高温分解塔5内。打开高温分解塔5下面的氯化亚铜排出阀，使其流入氯化亚铜溶解塔6顶部的离心喷雾器1内，被喷成雾状微粒溶于塔内的浓盐酸中，当浓度达到饱和时，从氯化亚铜溶解塔6的底部放出，即成为铜-氯燃料电池的燃料。溶解时产生的盐酸蒸汽进入盐酸冷凝器3，变为液体盐酸进行储存。本发明所述的太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法利用燃料再生系统把太阳能转化为化学能储存起来，在需要时通过燃料电池把化学能转化为电能供人们使用，解决了太阳能的储存和转化问题，在容量足够大时，可以为铜-氯燃料电池提供充足的燃料，保证燃料电池不受天气影响，连续发电。与其他可再生燃料电池相比，有其独特的优势。利用本发明所述的太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法进行燃料的再生时，分解产物完全用作燃料电池的氧化剂和还原剂，没有多余的化学废料产生，对环境没有影响，属于对环境友好的清洁能源利用系统。

Claims (6)

1.太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法，由太阳能热再生燃料系统实现，其特征在于所述的太阳能热再生铜-氯燃料电池再生系统包括有太阳能采集系统及燃料再生系统，所述的太阳能采集系统包括有太阳能采集器、高温循环风机（12）和热力管道（13），所述的燃料再生系统包括有离心喷雾器（1）、喷雾干燥塔（2）、盐酸冷凝器（3）、旋风分离器（4）、高温分解塔（5）、氯化亚铜溶解塔（6）、氯气压缩机（7）、钢瓶（8）、耐酸罐及盐酸泵（9）设备，所述的太阳能采集器包括有聚光镜（10）和位于焦点线上的石英集热管（11）及自动向日跟踪器，热力管道（13）内的导热气体从石英集热管（11）的一端进入，被聚光镜（10）反射的太阳光加热后进入另一根主热力管道（13），两条主热力管道（13）分别与高温循环风机（12）的进出口相通，通过风机往复循环输送至燃料再生系统的干燥、加热设备中应用；从燃料电池正负极放出来的反应后的乏液被分别储存在两个耐酸罐中，当晴天有阳光时，对乏液进行燃料再生处理，把收集的氯化铜盐酸溶液用泵输送至喷雾干燥塔（2）的离心喷雾器（1）内，呈雾状喷入塔内，与塔内循环着的高温盐酸气体相遇，在短时间内完成热交换过程，氯化铜溶液变成盐酸蒸汽从塔顶部排出至盐酸冷凝器（3）内，冷凝为液体盐酸，其中的溶质氯化铜则变为无水氯化铜粉末，随高温盐酸气体进入塔底部的旋风分离器（4）内，落入下面的高温分解塔（5）内，当无水氯化铜粉末的量达到高温分解塔（5）容积的2/3时，停止喷雾干燥操作，关闭盐酸蒸汽排出阀，开启抽气泵，将罐内盐酸气体抽尽，排至耐酸罐内，打开高温分解塔（5）的加热阀，对塔内的无水氯化铜粉末加强热，当塔内温度升至500℃时，打开氯气阀并开启液氯钢瓶（8）前面的氯气压缩机（7），当反应完毕，不再有氯气产生时，关闭氯气压缩机（7），氯气被压缩、冷凝后变为液态存于钢瓶（8）中，再与盐酸混合成为铜氯燃料电池的氧化剂，氯化铜分解的另一产物氯化亚铜，其熔点为430℃，呈液态存于高温分解塔（5）内，打开高温分解塔（5）下面的氯化亚铜排出阀，使其流入氯化亚铜溶解塔（6）顶部的离心喷雾器（1）内，被喷成雾状微粒溶于塔内的浓盐酸中，当浓度达到饱和时，从氯化亚铜溶解塔（6）的底部放出，即成为铜-氯燃料电池的燃料。
2.根据权利要求1所述的太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法，其特征在于聚光镜（10）为抛物线槽形玻璃反光镜。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法，其特征在于石英集热管（11）为直通型双层石英玻璃真空管，石英集热管（11）中设置有一根耐高温抗氧化的镍金属管通过，两端分别与两条主高温热力管道（13）相连通。
4.根据权利要求3所述的太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法，其特征在于主热力管道（13）也是镍质的。
5.根据权利要求4所述的太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法，其特征在于热力管道（13）内工质是以氮气或惰性气体为主要成分的导热剂。
6.根据权利要求1所述的太阳能热再生铜-氯燃料电池的燃料再生方法，其特征在于溶解时产生的盐酸蒸汽进入盐酸冷凝器（3），变为液体盐酸进行储存。
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