CN105826579A - 一种温差能化学电池 - Google Patents

Abstract

一种温差能化学电池，其两组电极板分别浸泡在两个以盐桥连接的装有lioh电解液的池子中，当使两个池子内的电解液温度不同时，两极板之间产生温度差，从而产生温差电效应，发出电能。同时还在两极产生H₂和O₂，能用于氢燃料电池再次发电。如采用食盐水做为电解液，还可获得NaOH以及H₂、O₂和CL₂，NaOH不但是用途广泛的化工产品，也能吸收燃煤电厂产生的CO₂、SO₂等有害气体，用于碳捕捉，并获得副产品Na₂CO₃，两者均有较高经济效益。也可用于电解某些金属盐溶液提取相应金属。其可供利用的温差能资源很广泛，包括海洋温差能、热电厂余热和农作物秸秆焚烧的生物质能等。也可替代热电厂机组。适用范围广尤其适合沿海和南海岛礁地区使用。

Description

一种温差能化学电池

技术领域

本技术涉及新能源领域，是一种利用温差能发电的化学电池发电装置。

背景技术

能源危机，传统能源对环境污染严重，而新能源大多数属于间歇性能源，有很多弱点，而温差能在大自然中广泛存在，尤其是海洋温差能更是资源量极大，用之不竭。另外每年的农作物秸秆焚烧都带来非常大的空气污染，却又没有非常有效的利用手段。以及燃煤电厂和核电厂热能转换电能的转换率和余热利用率均较低，尤其是在夏天，热电厂的余热几乎完全被浪费，且这些余热要占到热电厂总热能的60%左右，是极大的能源浪费。还有工业上电解水制取氢气和氧气以及使用电解法提取金属时耗电量都非常大，成本较高。

发明内容

针对上述存在的问题，本技术提供一种温差能化学电池。根据赛贝克效应原理，在两种导体组成的回路中，如果使两个接触点的温度不同，则在回路中将出现电流，称为热电流，相应的电动势称为热电势。本技术将液态的电解液和固态的导电体做为组成温差电池的两种导体，其接触面的接触方式为固体导电体浸泡放置于液态电解液中，固体导电体的一极置于热端，一极置于冷端，从而构成的一种温差能化学电池。该电池由热池，冷池，热池换热器，冷池换热器，热池温差电池片，冷池温差电池片，热水管，冷水管，热源池，冷源池，热池离子交换膜，冷池离子交换膜，Z字形盐桥，热池对流隔板，冷池对流隔板组成。热池和冷池内使用氢氧化锂水溶液做为电解液。热池和冷池之间用Z字型盐桥连接，Z字形盐桥在热池端的开口处设置有热池端盖，在冷池端的开口处设置有冷池端盖。Z字形盐桥顶部设置有添加电解液的添液口，用于添加电解液，防止Z字形盐桥内电解液浓度降低时导致导电能力下降。热池内设置有热池换热器、热池温差电池片、热池离子交换膜、热池对流隔板。冷池内放置有冷池换热器、冷池温差电池片、冷池离子交换膜、冷池对流隔板。其中，热池换热器内部设置有直通型的热池换热器内通道，冷池换热器内部设置有直通型的冷池换热器内通道。热池温差电池片和冷池温差电池片采用石墨材料制成，能够导电、导热且能够防止被电解液腐蚀。热池温差电池片内部设有镀铝而成的热池温差电池片内铝片，冷池温差电池片内部设有镀铝而成的冷池温差电池片内铝片，两个内铝片之间有导线连接。

根据赛贝克效应，在两种导体组成的回路中，如果使两个接触点的温度不同，则在回路中将出现电流，称为热电流，相应的电动势称为热电势。

当电池工作时，打开热池端盖与冷池端盖，使热池与冷池中的电解液相通，并切断热池温差电池片内铝片与冷池温差电池片内铝片之间的连接。然后水泵将热源池内的热水不断抽入热池内的热池换热器中，对热池内的电解液升温，将冷源池内的冷水不断抽入冷池内的冷池换热器中，对冷池内的电解液降温，这时热池内的电解液和冷池内的电解液就会存在一定的温度差，所以就会在热池温差电池片和冷池温差电池片之间产生电动势和电流。因为温差电池片采用的是惰性导电体材料石墨，是一种导体，而电解液也是一种导体，温差电池片浸泡在电解液中，如同两种导体接触在一起。热池和冷池内的电解液通过Z字形盐桥相连接，当热池和冷池内的电解液出现温度差，那么就会使浸泡在电解液中的热池温差电池片和冷池温差电池片之间产生电动势和电流，其中，热池温差电池片带正电，冷池温差电池片带负电。另外当热池温差电池片与冷池温差电池片之间用导线连接或接有负载而导通形成回路时，由于电池的电解液是氢氧化锂水溶液，还会在热池温差电池片和冷池温差电池片之间产生电流的同时出现水电解现象。只是这时正极的热池温差电池片表面会产生氢气，而做为负极的冷池温差电池片表面会产生氧气，同时热池内的氢氧化锂浓度会增加，而冷池内的氢氧化锂浓度会降低，并且水也会因为被分解为氢气和氧气而减少，所以需要不断补充水。由于氢氧化锂的溶解度随温度变化不大，而且热池内的氢氧化锂浓度不断上升而基本处于饱和状态，所以多出来的氢氧化锂会不断在热池底部结晶析出，而冷池中的氢氧化锂会浓度降低，这就需要将析出的氢氧化锂抽出回补到冷池中即可。当然氢氧化锂结晶析出时会吸收热量，溶解时会放出热量。所以该电池在发电的同时还能够获得氢气、氧气等副产品，只是外接负载时会影响到水电解的效率，需要选择适当电阻的外接负载。热池中的热池离子交换膜和和冷池中的冷池离子交换膜只允许阳离子（锂离子和氢离子）通过，而阴离子（氢氧根离子）和气体不能通过，这样能够防止正极产生的氢气与负极产生的氧气混合而发生爆炸。为了防止氢氧化锂在换热器和温差电池片上结晶而阻碍热传递，所以在热池中设置热池对流隔板，在冷池中设置冷池对流隔板，利用电解液热升冷降的特点，使之在热池和冷池中在对流隔板两侧产生左升右降的对流循环，另外加设水泵以提高对流的流速，从而不断冲刷换热器和温差电池片的表面，使氢氧化锂不能在其表面上结晶。而且由于冲刷过来的电解液相对温度会高一些，则溶解度也会提高，再把添加的水也补充到其中，从而使得换热器和温差电池片的表面不能出现结晶，避免了结晶体阻碍传热和导电。

当关闭热池端盖和冷池端盖阻断热池与冷池之间的Z字形盐桥，使热池与冷池之间的电解液不相通，并将热池温差电池片内铝片与冷池温差电池片内铝片之间的导线连接，然后使热池与冷池中的电解液出现温度差，这时，热池温差电池片和冷池温差电池片之间就会因为温差电效应产生温差电动势和电流。这样就可以只使用热池温差电池片和冷池温差电池片来发电，而不需要电解液参与化学反应，而只需要电解液提供温差。由于两个池子互不连通，所以热能不会因为两个池子之间的热传导而损失，总体热能转换电能的效率高，如果不考虑其它影响热能损失的因素，其热电转换效率甚至可以接近100%，两个池子就好比蓄能池一样，只是由于目前的热电转换材料输出功率非常低，不如打开Z字形盐桥时的温差电池的输出功率高，两个池子的热能完全转换成电能需要很漫长的时间。由于温差电池片需要的数量非常大，尺寸也非常大，而采用某些半导体材料做为热电转换材料，制造技术非常难，而半导体热电材料又都是稀有昂贵的材料，所以本技术使用铝做为另一种导体与石墨构成温差电池。采用的方法是：每个温差电池片由两片石墨片组成，把两片石墨片的外层表面和内层表面做成多坑糙面，在石墨片的内层糙面上电镀铝膜而形成内铝片。之后将两块这样的镀有铝膜的石墨片合为一个温差电池片，使有铝膜的内层相互接触，铝膜则成为温差电池片的内铝片，并密封于两片石墨片的内部，石墨片的外表面为多坑糙面以增大温差电池片与电解液的接触面积。期待研制出新的输出功率高的热电转换材料，其前景广阔。

当采用硫酸铜水溶液做为电解液，热池温差电池片和冷池温差电池片均采用铜做为电极时，电池工作时则会在热池温差电池片析出铜，而冷池温差电池片上的铜则会被腐蚀而生成硫酸铜并溶解于电解液中，且不会在两极产生氢气和氧气等气体。当负极的铜较少到一定程度时，就需要调换热池和冷池的进水，使原来的热池变为冷池，而冷池则变为热池。所以，此方法可以用于工业电解铜或电解铝等，以及从其它金属矿物的电解液中提取相应的金属，只要控制好热池和冷池的温度差，或者调整好电池外电路的输出电压和电流即可。尤其是利用热电厂的温度非常高的余热做为热源时，效率会非常高。另外，根据珀耳帖效应原理，帕尔贴效应是塞贝克效应的逆效应，当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象。依据此原理，使用硫酸铜做为电解液，以铜做为电池的热池温差电池片和冷池温差电池片的材料。当在热池温差电池片和冷池温差电池片加上电压，把温差能化学电池做为负载通过电流时，会在热池温差电池片和冷池温差电池片上产生吸热和放热的现象。所以依据此原理可以把温差能化学电池小型化制作出空调或冰箱等电器设备的调温组件，并且不会产生噪声。所以根据珀耳帖效应原理和本技术方案可以制做出电器设备的制冷和制热部分的组件。

由于单组电池片的输出电压较低，所以采用在热池和冷池内放置很多电池片组成很多个温差电池，并把这些温差电池串联起来的方法，以获得较高的电压输出，然后使用逆变器将输出的直流电转化为高压的交流电并入电网。当然，热池和冷池内的换热器也是放置很多组，以达到快速地向热池和冷池中的电解液传递热能的目的。

所述的热池和冷池，其池底、池盖和四壁均铺设有隔热绝缘的耐高温耐碱腐蚀材料。池底设有氢氧化锂结晶体收集凹槽，凹槽内铺设有管路，用于抽出或补充氢氧化锂结晶体。池盖顶部设有收集氢气和氧气的气室，并有抽气管路开口于气室内。

所述的热水管和冷水管，为了使换热器受热均匀，而采取换热器内部的相邻通道进水方向相反的进水方式。因为当将换热器的表面涂镀有惰性导电材料而把换热器兼做为电池电极的时候，如果换热器内部的每个通道都是采用水从换热器的同一侧进入，从相同的另一侧排出，会因为水在通道内流过时与换热器及其附近的电解液不断进行热能交换，而导致进水侧与出水侧的温度不同，而导致出水侧与进水侧的换热器及其附近电解液之间会有很大的温度差，这不利于电池的效率。因为换热器会因为温差电池效应在自身的高温端产生高电压，在低温端产生低电压，而换热器本身就是导体，从而使单个换热器就会成为一个独立的电池，这不利于电池的效率。如果进水侧与出水侧的温度相差很大，发电效率会因为换热器表面不同部位温度不一样而受到很大影响。当使用热电厂的余热发电时还可以，因为热电厂的余热温度较高，从涡轮机出来的热蒸汽的温度甚至高到200摄氏度左右。但是使用海洋表层温水与海洋底层冷水发电时，其所能提供的温差较小，只有20摄氏度左右，所以要求换热器电极的表面温度更均衡一些才行。而且使用海洋温差能发电的时候需要有大量的换热器，所以利用这些大量的换热器表面做为电极是一种很好的选择。故此，为了使换热器受热均匀，而采取相邻通道进水方向相反的进水布置方式。

所述的热池温差电池片和冷池温差电池片，其采用材料为石墨，其表面为多坑糙面，以增大与电解液接触的表面积。其石墨内层安设有其它导体片或半导体片做为与石墨相接触的另一种导体。本技术采用镀铝膜而成的铝片做为温差电池片的内导体，具体做法是单个的温差电池片由两片石墨片构成，将两片石墨片的外层表面和内层表面做成多坑糙面，然后将内层表面镀上一层铝膜，这样就使石墨片与铝膜这两种导体的接触面积非常大，之后将两块这样的镀有铝膜的石墨片合为一个温差电池片，使有铝膜的内层相互接触而做为温差电池片的内铝片，并密封于两片石墨片的内部。当阻断Z字形盐桥时，使用石墨温差电池片与其内部的内铝片做为温差电池的两种相互接触的导体，并用导线将热池和冷池内的石墨温差电池片内部的内铝片相互连接，而构成另一种形式的温差电池来发电。

所述的热池换热器和冷池换热器，其外表层涂镀有惰性导电材料，如石墨或金属铂，以防止被电解液腐蚀。由于铂材料价格昂贵，可以采用石墨材料，因为石墨具有超高的导热性和良好的导电性，而且石墨材料耐腐蚀。其表面做成多坑糙面，以增大表面积。内有多个直通型通道，用于来自热源池和冷源池的水流通过时将热能传递给电解液。通道设置为直通型，便于检修时清理通道内部沉积的杂质。

由于换热器的表面涂镀有惰性导体材料，所以可利用换热器的表面做为电极。这时的换热器不但起到换热的作用还同时具有电极的功能。因为如果利用的温差能的温差较低的话，就会需要大量的换热器，所以利用换热器表面做为电极是个很好的选择。

所述的Z字形盐桥，内部充填有海绵，防止盐桥内的电解液流动产生对流，以减少热池和冷池之间热交换。其高位端与热池连接，低位端与冷池连接，也是为了防止电解液产生对流。其在热池的开口处设置有热池端盖，在冷池的开口处设置有冷池端盖。当两个端盖打开时，盐桥内的电解液与热池及冷池内的电解液相互连通，当两个端盖闭合时，阻断盐桥与热池和冷池的电解液连通。Z字形盐桥的顶部设置有添液口，用于添加电解液，防止电解液浓度降低而导致导电能力下降。

所述的冷源池，池底和四壁采用隔热材料铺设，防止与土壤进行热交换。在冬季时冷源池内储存高盐度的水用于获取冬季低温资源。因为溶有大量盐的水在零下20摄氏度左右时也不会冻结，这就可以利用冬季的寒冷气候来冷却冷源池中的高含盐量的水而获得零下10摄氏度左右的冷水，从而获取冬季低温资源，然后抽取冬季寒冷地区的沿海地区的海中一定深度的零上10摄氏度左右的温海水做为热水，就可以在冬季利用海洋温差能来实现温差发电。而零下10摄氏度左右的低温并不会使电池盒内的电解液冻结，因为电池内的电解液也是含有盐或碱的溶液，同样不会在低温下冻结。而在夏季则只需要抽取海洋底层10摄氏度的相对低温海水和表层25摄氏度的相对高温海水就可以用来推动温差能化学电池发电。所以夏季时的冷源池可以做为热水池使用，因为温差能化学电池所用的热水和冷水以随时抽取海水或内陆湖水河水以及水库的水为主，所以一般来说只需要一个大型水池就可以，冬夏互换使用。冬天时升高太阳能电池板，或把水位降低，露出太阳能电池板接受光照，而太阳能电池板下面的池水则接受冬季低温空气吹拂蒸发来获得冷水。夏天时太阳能电池板浸泡放置于池水中，太阳能电池板在发电的同时，还能够把没有转换为电能的太阳辐射能转换为热能来提高池水的温度，用于温差发电使用，并且安设有防止热散失的措施以获得更高的高温资源。

有益效果

本技术适合于在沿海地区和岛礁地区使用，因为可以方便地使用海洋底层的低温海水和表层的高温海水来发电，其效率远高于使用氨气做为工质推动涡轮机发电的海洋温差能发电技术。而且海洋温差能的资源量极大，取之不竭。至于抽取海洋底层和表层的海水会消耗掉大量的电能，可以采用连通器原理抽取海水的方法来节省电能的消耗。如果采用石墨做为换热器和温差电池片的材料，因为石墨具有抗腐蚀性，电解液和海水均对其几乎没有任何影响，并且具有导电性和在两个方向的超高导热性。

本技术也适用于内陆有湖泊、水库的地区，内陆地区可以将太阳能电池浸泡放置在水中，在白天的时候主要采用太阳能光伏发电，而把没有被光伏发电利用的大部分太阳辐射能转换成热能将水加热，然后将热水储存起来，用于夜间或阴天使用温差能化学电池发电，使太阳能的利用率达到非常高的程度。所以，本技术适用区域广泛，不仅适用于海岛和沿海地区，也适用于内陆有湖泊、水库的地区，一次投入，长久受益，有很大优势。

本技术可以很方便地利用地下和地表以上的高层空间，占地面积小，适合于狭小岛屿等土地资源小的地区。而且结构简单，管理维护容易。

本技术适合分散建设于广大农村地区，用于利用农业秸秆焚烧产生的热能发电，既废物利用，又防止了焚烧秸秆产生的雾霾。

本技术结构简单，无噪音，无污染，热电转换效率高，可以利用热电厂的余热发电或替代燃煤电厂机组。并且也适用于内陆地区的热电厂，因为其冷凝塔可以提供相对的低温资源。

本技术的制氢功能可以与氢燃料电池结合，用来在需要时使用氢燃料电池利用氢气发电。

本技术也可以使用食盐水做为电解液，在提供电能输出时，分解食盐水制取氢气、氧气、氯气和氢氧化钠，其中氢氧化钠是捕获二氧化碳的良好物质。由于世界上氯化钠的储存量极大，以本技术方法分解氯化钠制得氢气、氧气、氯气和氢氧化钠就会有充足的原材料来源，那么氢氧化钠固碳就前景广阔。但是氯气大量出现会给环境带来灾难，只要解决了氯气的利用，那么氢氧化钠固碳就前景广阔。而且氢氧化钠吸收空气中的二氧化碳后生成的碳酸钠的工业和民用价值也非常大，用途也非常广。并且氢氧化钠在工业与民用方面也用途更是极其广泛，用量也十分大，价格也非常高，有很高的经济效益。

本技术还能够利用温差能电解金属盐溶液提取相应的金属，从而节省大量的电能，并同时输出一部分电能。

附图说明

图1为一种温差能化学电池的示意图。1~热池，2~冷池，3~热池换热器，4~冷池换热器，5~热池温差电池片，6~冷池温差电池片，7~热水管，8~冷水管，9~热源池，10~冷源池，11~热池离子交换膜，12~冷池离子交换膜，13~热池换热器内通道，14~冷池换热器内通道，15~热池端盖，16~冷池端盖，17~添液口，18~Z字形盐桥，19~热池对流隔板，20~冷池对流隔板。

图2为一种温差能化学电池的对于换热器进水方式的示意图。201~换热器，202~水管，203~通道，204~通道，205~通道，206~通道。

实施方式

如图1所示，一种温差能化学电池，该电池由热池1，冷池2，热池换热器3，冷池换热器4，热池温差电池片5，冷池温差电池片6，热水管7，冷水管8，热源池9，冷源池10，热池离子交换膜11，冷池离子交换膜12，Z字形盐桥18，热池对流隔板19，冷池对流隔板20组成。热池1和冷池2内使用氢氧化锂水溶液做为电解液。热池1和冷池2之间用Z字型盐桥18连接，Z字形盐桥18在热池1端的开口设置有热池端盖15，在冷池2端的开口设置有冷池端盖16，Z字形盐桥18顶部设置有添加电解液的添液口17用于添加电解液，防止Z字形盐桥18内电解液减少而使导电能力下降，热池1内设置有热池换热器3、热池温差电池片5、热池离子交换膜11、热池对流隔板19，冷池2内放置有冷池换热器4、冷池温差电池片6、冷池离子交换膜12、冷池对流隔板20，其中，热池换热器3内部设置有直通型的热池换热器内通道13，冷池换热器4内部设置有直通型的冷池换热器内通道14，热池温差电池片5和冷池温差电池片6为石墨材料，防止被电解液腐蚀，热池温差电池片5内部设有热池温差电池片内铝片21，冷池温差电池片6内部设有冷池温差电池片内铝片22，两个内铝片之间有导线连接。

当电池工作时，打开Z字形盐桥18在热池端开口的热池端盖15和在冷池端开口的冷池端盖16，使两个池子的电解液通过Z字形盐桥18连通起来，并切断热池温差电池片内导电体21与冷池温差电池片内导电体22之间的导线连接。然后，水泵将热源池9内的热水通过热水管7不断抽入到热池1内的热池换热器3的热池换热器内通道13中，对热池1内的电解液升温，将冷源池10内的冷水通过冷水管8不断抽入到冷池2内的冷池换热器4的冷池换热器内通道14中，对冷池2内的电解液降温。这时热池1内的电解液和冷池2内的电解液就会存在一定的温度差，就会因为赛贝克效应而在热池温差电池片5和冷池温差电池片6之间产生电动势和电流。由于电池的电解液是氢氧化锂水溶液，这样还会在热池温差电池片5和冷池温差电池片6之间产生电流的同时出现电解水现象。只是这时正极的热池温差电池片5表面会产生氢气，而做为负极的冷池温差电池片6表面会产生氧气，同时热池1内的氢氧化锂浓度会增加，而冷池2内的氢氧化锂浓度会降低，并且水也会因为被分解为氢气和氧气而减少，所以需要不断补充水。由于氢氧化锂的溶解度随温度变化不大，而且热池1内的氢氧化锂浓度不断上升而基本处于饱和状态，所以多出来的氢氧化锂会不断在池底结晶析出，而冷池2中的氢氧化锂会浓度降低，这就需要将热池1析出的氢氧化锂抽出回补到冷池2中即可。当然氢氧化锂在热池1内结晶析出时会吸收热量，在冷池2内溶解时会放出热量。所以该电池在发电的同时还能够获得氢气、氧气等副产品。而热池1和冷池2中的热池离子交换膜11和冷池离子交换膜12只允许阳离子（锂离子和氢离子）通过，而阴离子（氢氧根离子）和气体不能通过，这样能够防止正极产生的氢气与负极产生的氧气混合而发生爆炸。为了防止氢氧化锂在换热器和温差电池片上结晶而阻碍热传递和发电，所以在热池1中设置热池对流隔板19，在冷池2中设置冷池对流隔板20，利用电解液热升冷降的特点，使之在热池1和冷池2中在对流隔板两侧产生左升右降的对流循环，从而使电解液不断冲刷换热器和温差电池片的表面，使氢氧化锂不能在其表面上结晶。而且由于冲刷过来的电解液相对温度会高一些，则溶解度也会提高，再把添加的水也补充到其中，并加设水泵以提高电解液对流的流速，从而使得换热器和温差电池片的表面不能出现结晶，避免了结晶体阻碍传热和导电。

当关闭热池端盖15和冷池端盖16，阻断热池1、冷池2与Z字形盐桥18之间电解液的连通，并将热池温差电池片内铝片21与冷池温差电池片内铝片22之间的导线连接闭合。在热池1与冷池2中的电解液出现温度差时，热池温差电池片5和冷池温差电池片6之间就会因为温差电效应产生温差电动势和电流，就可以只使用热池温差电池片5和冷池温差电池片6来发电，而不需要电解液参与化学反应，而只需要电解液提供温差。

当采用硫酸铜的水溶液做为电解液，热池温差电池片5和冷池温差电池片6均采用铜做为电极时，电池工作时则会在热池温差电池片5上析出铜，而冷池温差电池片6上的铜则会被腐蚀而生成硫酸铜并溶解于电解液中，且不会在两极产生氢气和氧气等气体，当负极的铜较少到一定程度时，就需要调换热池1和冷池2的进水，使原来的热池变为冷池，而冷池则变为热池。

由于单组电池片的输出电压较低，所以采用在热池和冷池内放置很多电池片组成很多个温差电池，并把这些温差电池串联起来的方法，以获得较高的电压输出。然后使用逆变器将输出的直流电转化为高压的交流电并入电网。当然，热池和冷池内的换热器也是放置很多组，以达到快速地给热池和冷池传递热能。

如图2所示，当将换热器的表面涂镀有惰性导电材料而把换热器兼做为电池电极的时候，为了使换热器表面受热均匀，而采取换热器内部相邻通道进水方向相反的进水方式。下面以换热器内有四个通道为例说明。如图2所示。图2中的换热器201内有通道203、通道204、通道205、通道206四个通道，箭头方向为水管202中水流的流动方向。水管202中流入的水从换热器201的通道203和通道205左侧一端进入，从右侧一端流出，而通道204和通道206则正好相反，水从换热器201的通道204和通道206的右侧一端进入，从左侧一端流出。从而实现对换热器201的均匀加热。

Claims (10)

1.一种温差能化学电池，该电池由热池（1），冷池（2），热池换热器（3），冷池换热器（4），热池温差电池片（5），冷池温差电池片（6），热水管（7），冷水管（8），热源池（9），冷源池（10），热池离子交换膜（11），冷池离子交换膜（12），Z字形盐桥（18），热池对流隔板（19），冷池对流隔板（20）组成，热池（1）和冷池（2）内使用氢氧化锂水溶液做为电解液，热池（1）和冷池（2）之间用Z字型盐桥（18）连接，Z字形盐桥（18）在热池（1）端的开口设置有热池端盖（15），在冷池（2）端的开口设置有冷池端盖（16），Z字形盐桥（18）顶部设置有添加电解液的添液口（17）用于添加电解液，防止Z字形盐桥（18）内电解液减少而使导电能力下降，热池（1）内设置有热池换热器（3）、热池温差电池片（5）、热池离子交换膜（11）、热池对流隔板（19），冷池（2）内放置有冷池换热器（4）、冷池温差电池片（6）、冷池离子交换膜（12）、冷池对流隔板（20），其中，热池换热器（3）内部设置有直通型的热池换热器内通道（13），冷池换热器（4）内部设置有直通型的冷池换热器内通道（14），热池温差电池片（5）和冷池温差电池片（6）为石墨材料制成，即能导热也能导电，还能防止被电解液腐蚀，热池温差电池片（5）内部设有热池温差电池片内铝片（21），冷池温差电池片（6）内部设有冷池温差电池片内铝片（22），两个内铝片之间有导线将两者连接在一起，其特征在于：

当电池工作时，打开Z字形盐桥（18）在热池端开口的热池端盖（15）和在冷池端开口的冷池端盖（16），使热池（1）与冷池（2）的电解液通过Z字形盐桥（18）连通起来，并断开热池温差电池片内铝片（21）与冷池温差电池片内铝片（22）之间的连接，然后，水泵将热源池（9）内的热水通过热水管（7）不断抽入到热池（1）内的热池换热器（3）的热池换热器内通道（13）中，对热池（1）内的电解液升温，将冷源池（10）内的冷水通过冷水管（8）不断抽入到冷池（2）内的冷池换热器（4）的冷池换热器内通道（14）中，对冷池（2）内的电解液降温，这时热池（1）内的电解液和冷池（2）内的电解液就会存在一定的温度差，就会因为赛贝克效应而在热池温差电池片（5）和冷池温差电池片（6）之间产生电动势和电流，由于电池的电解液是氢氧化锂水溶液，这样还会在热池温差电池片（5）和冷池温差电池片（6）之间产生电流的同时出现电解水现象，只是这时正极的热池温差电池片（5）会产生氢气，而做为负极的冷池温差电池片（6）会产生氧气，同时热池（1）内的氢氧化锂浓度会增加，而冷池（2）内的氢氧化锂浓度会降低，并且水也会因为被分解为氢气和氧气而减少，所以需要不断补充水，由于氢氧化锂的溶解度随温度变化不大，而且热池（1）内的氢氧化锂浓度不断上升而基本处于饱和状态，所以多出来的氢氧化锂会不断在池底结晶析出，而冷池（2）中的氢氧化锂会浓度降低，这就需要将热池（1）析出的氢氧化锂抽出回补到冷池（2）中，所以该电池在发电的同时还能够获得氢气、氧气等副产品，而热池（1）和冷池（2）中的热池离子交换膜（11）和冷池离子交换膜（12）只允许阳离子（锂离子和氢离子）通过，而阴离子（氢氧根离子）和气体不能通过，这样能够防止正极产生的氢气与负极产生的氧气混合而发生爆炸，而为了防止氢氧化锂在换热器和温差电池片上结晶而阻碍热传递和发电，所以在热池（1）中设置热池对流隔板（19），在冷池（2）中设置冷池对流隔板（20），利用电解液热升冷降的特点，使之在热池（1）和冷池（2）中在对流隔板（19）、（20）两侧产生左升右降的对流循环，从而使电解液不断冲刷换热器和温差电池片的表面，使氢氧化锂不能在其表面上结晶，而且由于冲刷过来的电解液相对温度会提高，则溶解度也会提高，再把添加的水也补充到其中，并加设水泵以提高电解液对流的流速，从而使得换热器和温差电池片的表面不能出现结晶，避免了结晶体阻碍传热和导电，

当关闭热池端盖（15）和冷池端盖（16），使热池（1）、冷池（2）与Z字形盐桥（18）之间的电解液不相通，并将热池温差电池片内铝片（21）与冷池温差电池片内铝片（22）之间的导线连接闭合，在热池（1）与冷池（2）中的电解液出现温度差时，热池温差电池片（5）和冷池温差电池片（6）之间就会因为温差电效应产生温差电动势和电流，就可以只使用热池温差电池片（5）和冷池温差电池片（6）来发电，而不需要电解液参与化学反应，而只需要电解液提供温差，

当采用硫酸铜水溶液做为电解液，热池温差电池片（5）和冷池温差电池片（6）均采用铜做为电极时，则会在热池温差电池片（5）表面上析出铜，而冷池温差电池片（6）表面上的铜则会被腐蚀而生成硫酸铜，且不会在两极产生氢气和氧气等气体，当负极的铜较少到一定程度时，就需要调换热池（1）和冷池（2）的进水，使原来的热池变为冷池，而冷池则变为热池，

由于单组电池片的输出电压较低，所以采用在热池和冷池内放置很多电池片组成很多个温差电池，并把这些温差电池串联起来的方法，以获得较高的电压输出，然后使用逆变器将输出的直流电转化为高压的交流电并入电网。

2.如权利要求1所述的一种温差能化学电池，其特征在于：所述的热池和冷池，其池底、池盖和四壁均铺设有隔热绝缘的耐高温耐碱腐蚀的材料，池底设有氢氧化锂结晶体收集凹槽，凹槽内铺设有管路，池盖顶部设有收集氢气和氧气的气室，并有抽气管路开口于气室内。

3.如权利要求1所述的一种温差能化学电池，其特征在于：所述的热池换热器和冷池换热器，其外表层为石墨材料，其表面做成多坑糙面，内有多个通道，通道设置为直通型。

4.如权利要求1所述的一种温差能化学电池，其特征在于：所述的热池温差电池片和冷池温差电池片，均由两片石墨片构成，两片石墨片的外层和内层表面做成多坑糙面，然后将多坑糙面的内层表面镀上一层铝膜，之后将两块这样的镀有铝膜的石墨片合为一个温差电池片，使有铝膜的内层相互接触，铝膜则成为温差电池片的内铝片，并密封于两片石墨片的内部，石墨片的外表面为多坑糙面以增大温差电池片与电解液的接触面积。

5.如权利要求1所述的一种温差能化学电池，其特征在于：所述的Z字形盐桥，内部充填有海绵，其高位端与热池连接，低位端与冷池连接，其在热池的开口处设置有热池端盖，在冷池的开口处设置有冷池端盖，当两个端盖打开时，盐桥内的电解液与热池及冷池内的电解液相互连通，当两个端盖闭合时，阻断盐桥与热池和冷池之间的电解液连通，Z字形盐桥的顶部设置有用于添加电解液的添液口。

6.如权利要求1所述的一种温差能化学电池，其特征在于：所述的冷源池，池底和四壁采用隔热耐腐蚀材料铺设，在冬季时冷水池内用于获取和存储低温资源而采用的介质为高盐度的水。

7.如权利要求1所述的一种温差能化学电池，其特征在于：所述的热水管和冷水管对于换热器的进水布置方式为采用换热器内部相邻通道进水方向相反的进水布置方式，水管（202）中流入的水从换热器（201）的通道（203）和通道（205）左侧一端进入，从右侧一端流出，而通道（204）和通道（206）则正好相反，水从换热器（201）的通道（204）和通道（206）的右侧一端进入，从左侧一端流出，从而实现对换热器（201）的均匀加热。

8.一种采用权利要求1的制造温差电池的方法，根据赛贝克效应原理，将液态的电解液和固态的导电体做为组成温差电池的两种导电体，其接触面的接触方式为固体导电体浸泡放置于液态电解液中，固体导电体的一极处于热端，一极处于冷端，从而构成的由一液一固两种导体组成的温差电池。

9.一种采用权利要求1的制造电器设备的调温部件的方法，根据帕尔贴效应原理，使用硫酸铜做为电解液，以铜做为温差能化学电池的热池温差电池片与冷池温差电池片的材料，当在热池温差电池片和冷池温差电池片上加上电压，把温差能化学电池做为负载通过电流时，会在热池温差电池片和冷池温差电池片上产生吸热和放热的现象，所以根据帕尔贴效应原理，而把本温差能化学电池制造成为电器设备的调温部件。

10.一种采用权利要求1的方法，通过使用相应的电解液并利用温差能来实现以下目的：电解水制备氢气和氧气，电解食盐水制备氢气、氧气、氯气和氢氧化钠，以及电解金属盐溶液提取相应金属。