CN104601042A - 利用太阳能和盐差能反电渗析法结合发电的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用太阳能和盐差能(反电渗析法)结合发电的装置，其包括太阳能蒸馏装置和盐差能反电渗析装置，其中，在盐差能反电渗析装置池体的底部为黑色，黑色吸光性好，与位于池体顶部的斜置透光板共同作用吸收太阳光，海水池和淡水池蒸发上去的水蒸气在透光板上冷凝流入淡水池，总的效果是海水池由于蒸发减少的淡水流入淡水池，这个过程可缓解随发电过程的进行，淡水池的淡水盐度的增高而海水池海水盐度的降低，从而提高盐差能发电效率。

Description

利用太阳能和盐差能反电渗析法结合发电的装置

技术领域

本发明属于发电装置技术领域，具体涉及一种利用太阳能和盐差能(反电渗析法)结合发电的装置。

背景技术

当今世界人口持续增长，工业发展迅速，资源紧张，而海洋中蕴含着大量可开发的能源，盐差能在众多可利用的海洋能中以其原理简单，资源丰富的特点备受研发人员的青睐，具有巨大的发展空间。

盐差能利用两种含盐浓度不同的水之间形成一定的化学电位差能，盐差能是以化学能存在的海洋能，其主要存在于河海交界处，目前利用盐差能发电主要的方法有渗透压法和反电渗析法。专利CN103615363A公开了一种盐差能渗透压法发电装置。渗透压法是通过在淡水室和浓水室之间布设膜组件，膜为半透膜，只能透过水分子，膜组件两侧的渗透压力差先驱动水轮机，再用水轮机带动发电机发电。专利CN102610835A公开了一种盐差能反电渗析法发电装置。反电渗析法是通过在淡水室和浓水室之间交错放置阳离子渗透膜和阴离子渗透膜，阳离子渗透膜只能透过阳离子，阴离子渗透膜只能透过阴离子，膜两侧即有电压，多组串联，可产生较高电压输出，不需水轮机也不需发电机。但单独运用盐差能反电渗析法发电其发电效率低。

发明内容

基于上述现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种发电装置，该装置利用盐差能(反电渗析法)和太阳能结合进行发电，通过该装置的特殊设计，可提高盐差能的发电效率。

其技术解决方案包括：

一种发电系统，其包括太阳能蒸馏装置和盐差能反电渗析法发电装置，所述盐差能发电装置包括池体，所述池体内间隔均匀的设置若干个选择性渗透膜，所有选择性渗透膜中，既包括有阳离子渗透膜，又包括有阴离子渗透膜，所述阳离子渗透膜和阴离子渗透膜交错设置，以选择性的使阳离子和阴离子通过，所述阳离子渗透膜和阴离子渗透膜中间的间隔处为海水池或淡水池，所述海水池和淡水池交错设置，所述淡水池和海水池的体积相同；

所述太阳能发电装置包括供太阳光透过的若干斜置透光板，所述透光板均布设于所述池体的上方，透光板与海水池和淡水池形成封闭空间，所述池体底部铺设一层黑色塑料。

作为本发明的一个优选方案，所述透光板为真空玻璃板，是很好的保温隔热材料。

作为本发明的另一个优选方案，所述透光板与一个海水池和与所述海水池相邻的淡水池形成密封空间，所述透光板的最低点位于淡水池上方，最高点位于海水池上方。

优选的，在池底铺设一层黑色耐酸碱的塑料，黑色耐酸碱的塑料有利于吸收太阳光。

本发明提出了一种利用太阳能和盐差能(反电渗析法)结合发电的装置，其包括太阳能蒸馏装置和盐差能反电渗析装置，其中，在盐差能装置池体的底部为黑色，黑色吸光性好，与位于池体顶部的斜置透光板共同作用吸收太阳光，海水池和淡水池蒸发上去的水蒸气在透光板上冷凝流入淡水池，总的效果是海水池由于蒸发减少的淡水流入淡水池，这个过程可缓解随发电过程的进行，淡水池的淡水盐度的增高而海水池海水盐度的降低，从而提高盐差能发电效率。

水蒸气的蒸发量和液体与空气的接触面积成正比，淡水池和海水池的液体和空气的接触面积相等，相同时间内的蒸发量相同。通过斜置透光板，淡水池的冷凝水又进入淡水池，海水池的冷凝水也进入淡水池，因此，可使淡水池的淡水盐度降低而海水池的海水盐度升高，减缓盐差能反电渗析过程对海水池和淡水池盐度的影响。本发明，将太阳能和盐差能结合，可显著提高盐差能发电效率。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步清楚、完整的说明。

图1为本发明装置的结构简图；

图2为反电渗析过程的示意图；

图中，1、海水池，2、淡水池，31、32均为透光板，41、阳离子渗透膜，42、阴离子渗透膜。

具体实施方式

本发明提出了一种利用太阳能和盐差能反电渗析法结合发电的装置，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做进一步清楚、完整的说明。

本发明，一种发电系统，其是由太阳能蒸馏装置和盐差能反电渗析发电装置两部分组成，其中，盐差能发电装置，如图1所示，其包括池体，在池体内被选择性渗透膜间隔均匀的分割为五个区域，依次为海水池1、淡水池2、海水池1、淡水池2和海水池1，两个相邻区域为一组，则池体包含两组海水池和淡水池，及一个单独的海水池；实质的池体可包含更多组的海水池和淡水池，及一个单独的海水池，组数越多，可输出的电压越大。

渗透膜两侧的水质不同，分别为淡水和海水，二者盐度不同，选择性渗透膜为阳离子渗透41和阴离子渗透膜42，其中，阳离子渗透膜和阴离子渗透膜在池体内交错设置，阳离子渗透膜供阳离子即Na+通过，阴离子渗透膜供阴离子即cl-通过，由此，如图2所示，在渗透膜的作用下，位于渗透膜两侧的淡水和海水浓度差逐渐减小，随着此渗透作用的进行，海水盐度逐渐降低，淡水盐度逐渐增高，正极处钠与水反应，溶液呈碱性，负极处氯气与水反应，溶液呈酸性；渗透膜两侧盐度一样时，就停止发电了。太阳能蒸馏作用的介入可减缓反电渗析过程造成的海水池和淡水池盐度差减小。

仅仅依靠盐差能(反电渗析法)发电，其发电效率低，本发明结合太阳能蒸馏装置，巧妙的将太阳能蒸馏装置与盐差能发电装置结合进行发电，相比单独的盐差能发电，本发明可提高发电效率。

本发明，太阳能蒸馏装置，其根据盐差能发电装置的结构配合进行改进，其包括供太阳光透过的若干斜置透光板，所有的透光板均布设于池体的上方，如图2所示，透光板31位于一组海水池和淡水池上方，透光板32位于另一组海水池和淡水池上方，并且透光板与位于其下方的海水池和淡水池形成封闭空间，当太阳光从透光板透过时，海水池和淡水池内的水分蒸发，形成的水蒸气在该密封空间内上升，触碰到透光板时变为冷凝水进而落入淡水池中。

上述透光板均为斜向设置，位于池体的顶部，冷凝水全部流入淡水池。这种分配可缓解，随发电过程的进行，淡水池的淡水盐度的增高而海水池海水盐度的降低，从而提高发电效率。

本发明可看做是盐差能反电渗析装置与简易太阳能蒸馏器的一个组合，下面进行一个定量的估算，来说明太阳能介入的定量影响。

海水平均盐度35‰，海水和淡水的密度约为1000kg/m²，简易太阳能蒸馏器每天每平方米可蒸馏出淡水3-4kg，可按3.5kg进行估算。单独的一个海水池或淡水池的横截面积用S表示，水的高度用h表示。每天太阳能对盐度差的提高也是对盐差能发电效率的提高用k表示，可按下式估算，估算结果如表1所示：

$k=\frac{\frac{\mathrm{Sh}\×1000\×\frac{35}{1000}}{\mathrm{Sh}\×1000*S\×3.5}}{\frac{35}{1000}}-1=\frac{1000\×h}{1000\×h-3.5}-1$

表1定量的h对应的k值

h(m)	k
		0.10	3.63％
0.08	4.58％
		0.06	6.19％
0.04	9.59％
		0.02	21.21％

通过上述分析及表1说明，本发明相比于单独的盐差能反电渗析发电，其发电效率有显著提高。发电效率的提高与水池的横截面积S无关，与水的高度h有关，h越小，发电效率提高的越多。

本发明装置的使用方法，大体分两步：

第一步是在利用盐差能的同时也利用太阳能，通过上述斜置透光板的特殊设计将冷凝水全部导入淡水中，来减缓发电对海水池和淡水池盐度的影响；

第二步是将所有池体中的液体全部导出汇集到一起，其中的酸碱溶液会中和，所有的溶液变成完全的盐溶液，再利用独立的太阳能蒸馏室以将淡水和盐水分开，以便循环再利用。

Claims (4)

1.一种发电系统，其包括太阳能蒸馏装置和盐差能反电渗析发电装置，所述盐差能反电渗析发电装置包括池体，所述池体内间隔均匀的设置若干个选择性渗透膜，所有选择性渗透膜中，既包括有阳离子渗透膜，又包括有阴离子渗透膜，所述阳离子渗透膜和阴离子渗透膜交错设置，以选择性的使阳离子和阴离子通过，其特征在于：所述阳离子渗透膜和阴离子渗透膜中间的间隔处为海水池或淡水池，所述海水池和淡水池交错设置，所述淡水池和海水池的体积相同；

所述太阳能蒸馏装置包括供太阳光透过的若干斜置透光板，所述透光板均布设于所述池体的上方，所述透光板与海水池和淡水池形成封闭空间，所述池体底部铺设一层黑色塑料。

2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于：所述透光板为真空玻璃板。

3.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于：所述透光板与一个海水池和与所述海水池相邻的淡水池形成密封空间，所述透光板的最低点位于淡水池上方，最高点位于海水池上方。

4.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于：所述黑色塑料为耐酸碱的塑料。