CN107723733A - 一种太阳能水电联产系统及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能水电联产系统，主要是由太阳能聚光催化金属燃料电池堆、塔式聚光碗阵列、层列槽碟聚光系统、嵌入式太阳能纤维蒸馏塔、金属燃料再生电解池、热交换器、电力转换器和控制系统构成。其中，太阳能聚光催化金属燃料电池堆主要是由金属阳极、隔膜、聚光催化氧阴极和电池外壳等组成；嵌入式太阳能纤维蒸馏塔由深色纤维纱线，导光光纤与透明发光管，满溢布水连通管，液位计，鹅卵石和抽提穿孔管等组成。本发明还公开了基于上述太阳能水电联产系统的生产方法。本发明发电效率高，海水淡化成本低，出水品质好，节能环保。

Description

一种太阳能水电联产系统及其生产方法
技术领域
本发明涉及清洁能源和海水淡化领域，具体是一种太阳能水电联产系统及其生产方法。
背景技术
人类社会的活动都离不开能源和水源，由于受人口增长和经济增长的驱动，清洁能源和洁净淡水资源的需求日益增加，已成为影响人类生存的最大危机之一。然而，太阳能和海水却是无穷无尽的，因此，利用太阳能和海水来解决人类的能源危机和淡水短缺是人类梦寐以求的解决方案。
人类利用太阳能的方式，除了基于光合作用生长植物再由人类利用这种间接利用方式外，主要分为三种“光-热转换”“光-电转换”和“光-化学转换”。
基于“光-化学转换”的太阳能利用目前仍处于研究开发阶段，其中具有代表性的是太阳能制氢，但由于制氢效率低，难以规模化应用。
太阳能“光-热转换”已广泛应用于工农业生产和日常生活。其中最具代表性的是太阳能中低温集热技术的高速发展和太阳能热水器的广泛应用。太阳能海水淡化也是太阳能“光-热转换”方式利用太阳能的一个重要发展方向。太阳能集热管，太阳池以及各种盘式蒸发器等方面的研究取得了很大进展，但由于占地面积大，蒸发效率低等问题，仍未实现规范化应用。
基于“光-电转换”的太阳能利用方式是将太阳能辐射直接转换为电能加以利用，其中最主要的实现途径为光伏发电。随着光伏电池技术的发展，已在照明等领域得到了广泛应用。但常用光伏电池的光电转换效率仍然较低，晶体硅等材料成本高且生产污染严重。聚光式光伏发电可以减少所需的光伏电池板的面积和数量，提高光伏电池的发电效率，同时又带来两个问题，一个是太阳光的辐射点极易偏移出光伏电池板；另一个是太阳的聚光点的温度极高，光伏电池难以承受。所以需要配置太阳光机械跟踪系统和冷却系统。因为光伏电池板面积很小，这就对太阳光照射角度有严格的精度要求。聚光倍数越大，角度偏差带来的影响就越大。温度的升高不但会使输出电压下降，光电转换效率降低，高温还会对光伏电池产生致命的损坏，从而又提高了投资成本和运行成本。
利用太阳能发电的另一种形式是聚光式太阳能热发电。现有的聚光太阳能热发电技术全部基于朗肯循环的蒸汽发电系统。首先通过聚光集热，使太阳能转变为热能，再利用热机(蒸汽机)将热能转化成机械能，最后再通过发电机将机械能转换为电能。在这一系列的转换步骤中，聚光集热到500℃以上的高温。聚光要求高，高温导热油热散失大，蓄热技术也尚待进一步提高。热机转换过程产生噪声，每一步转换都会造成能量损失，尤其是热能转化为机械能时，由于热机效率受卡诺循环的限制，导致发电效率的极大损失(热机转换效率不会超过50％)。因效率低，成本高而缺乏经济性和实用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能水电联产系统及其生产方法，集太阳能聚光发电与海水淡化于一体，在太阳能聚光催化金属燃料电池堆中嵌入海水蒸馏塔，在提高效率，降低成本的同时，实现全过程，绿色无任何污染排放。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种太阳能水电联产系统，主要是由太阳能聚光催化金属燃料电池堆、碟式内聚光器、槽式外聚光器、嵌入式太阳能纤维蒸馏塔、金属燃料再生电解池、热交换器、电力转换器和控制系统构成。其中：太阳能聚光催化金属燃料电池堆与嵌入式太阳能纤维蒸馏塔镶嵌为一体，由两个直径大小不同的透明玻璃钢管状圆柱体套装而成，在直径较小的透明玻璃钢管状圆柱体内构建嵌入式太阳能纤维蒸馏塔；在直径较大的透明玻璃钢管状圆柱体与直径较小的透明玻璃钢管状圆柱体套装形成的夹层之间，构建太阳能聚光催化金属燃料电池堆；在太阳能聚光催化金属燃料电池堆的双层透明玻璃钢外壳的四周，沿圆周方向环绕均布碟式内聚光器；在碟式内聚光器阵列外围四周，沿圆周方式环绕均布三角竖槽式聚光器，形成槽式外聚光阵列。
所述太阳能聚光催化金属燃料电池堆由金属阳极、隔膜、聚光催化氧阴极和电池外壳组成。其中，所述金属阳极为铝、镁、锌、铁等金属的一种或几种混合物的颗粒，与化学稳定性好、导电性能优的管状金属丝网装载，如铂、钛等丝网，并制成集流导电体。所述隔膜为高分子离子膜，如Nafion膜、石棉膜等。所述聚光催化氧阴极由碳纤维网担载化学稳定性好的导电金属丝或膜组成，如Pt、Ti等，卷绕成网状圆管，圆管内中心位置安装曝气软管。
所述层列槽碟聚光系统由槽式外聚光阵列和碟式内聚光阵列组成。所述槽式外聚光阵列由多个三角竖槽式聚光器构成，而三角竖槽式聚光器由两块平面玻璃镜及支撑架组成。所述碟式内聚光阵列由多个小型抛物面聚光镜和导光光纤组成。
所述嵌入式太阳能纤维蒸馏塔由深色纤维纱线，导光光纤与透明发光管，满溢布水连通管，液位计，鹅卵石和抽提穿孔管等组成。所述深色纤维纱线采用天然纤维或化学纤维以深色耐光耐氯漂染料染制而成；所述透明发光管通过导光光管与碟式内聚光器相连接；满溢布水连通管从太阳能聚光催化金属燃料电池堆顶部取水，顺流至嵌入式太阳能纤维蒸馏塔的底部，并通过布水穿孔管和鹅卵石均匀布水布气；抽提穿孔管安装在嵌入式太阳能纤维蒸发器轴心处，深色纤维纱线以绞纱形式环绕抽提穿孔管四周均布，透明发光管沿嵌入式太阳能纤维蒸馏器内壁四周，靠近深色纤维纱线均布。
所述金属燃料再生电解池，由阴极、阳极，隔膜，电解池外壳等组成。其中，阴极、阳极，均由金属铂丝构成，隔膜为Nafion膜或石棉膜。
所述电力转换器主要由DC/DC变换调节器和DC/AC变换调节器组成。
一种基于上述太阳能水电联产系统的生产方法，步骤如下：
1)在太阳能聚光催化金属燃料电池堆的金属阳极管状铂丝网中注入金属颗粒，如铝、铁等；
2)经热交换器预热后的海水，加入少量NaOH溶液，形成阳极电解液，该阳极电解液从太阳能聚光催化金属燃料电池堆的金属阳极底部注入，吸收碟式内聚光器聚光，通过导光光纤与透明发光管，从嵌入式太阳能纤维蒸馏塔内透射出的太阳能，进一步被加热，同时冲刷金属阳极内的金属颗粒，并带走阳极内金属颗粒放电后形成的金属离子，从金属阳极顶部满溢布水连通管流出，进入嵌入式太阳能纤维蒸馏塔底部；
3)经热交换器预热后的海水，加入少量Cl2或次氯酸钠，从太阳能聚光催化金属燃料电池堆的阴极底部注入；空气经风机从阴极导电丝网中的曝气软管注入，与以上同时注入的海水和氯气混合，形成阴极电解液；该阴极电解液借助阴极中的碳纤维网，吸收槽式外聚光器聚光，以氯气为光敏剂，空气中的氧气为氧阴极，形成的氢离子H+，氢氧根离子OH-，通过隔膜与阳极电解液中的离子交换。阴极电解液(海水+Cl2+O2)进一步吸光集热加温后，从阴极顶部的满溢布水连通管流入到嵌入式太阳能纤维蒸馏塔底部；
4)经热交换器预热，吸收聚光集热，并完成电极反应的阳极电解液和阴极电解液，经满溢布水连通管混合后，流入嵌入式太阳能纤维蒸馏塔底部，再经穿孔管和鹅卵石层混合；深色纤维纱线通过毛细管效应从鹅卵石层上方吸水布水，并吸收碟式内聚光器聚光，通过导光光纤与透明发光管发光，再次被加热的海水被蒸发，蒸发产生的水蒸气经抽提穿孔管真空抽提，在热交换器中与进入太阳能聚光催化金属燃料电池堆的海水进水进行热交换后，冷凝成蒸馏水；
5)阴，阳极电解液经嵌入式太阳能纤维蒸馏塔蒸馏后的浓缩残液，经沉淀过滤后，上清液进入金属燃料再生电解池电解，电解后产生的氯气，氢氧化钠和金属，回用到太阳能聚光催化金属燃料电池堆中；固形沉淀物——金属，氢氧化物和氯化钠，既可以作为产品，也可以进入金属燃料再生电解池电解，生产氯气，氢氧化钠和金属；
6)太阳能聚光催化金属燃料电池堆发电，经电力转换器输出电能供不同用户使用。金属燃料再生电解池用电，从峰谷市电或风电，光伏发电中获取。
7)太阳能聚光催化金属燃料电池堆的金属阳极和聚光催化氧阴极的海水供给量根据嵌入式太阳能纤维蒸馏塔内的液位计指示的液位，采用变频器控制供水泵实现，以蒸发量决定海水供给量。
与现有技术相比，本发明的有如下优势：
1、本发明的太阳能水电联产系统，集太阳能聚光催化金属燃料电池堆发电和嵌入式太阳能纤维蒸馏塔海水淡化于一体，一次聚光集热，多次利用，既提高光电化学氧化还原的反应温度，又有光催化作用，同时，作为电解液的海水，经聚光集热并完成电极反应后，在蒸馏塔内进一步吸热蒸发，蒸发形成的水蒸气与进水换热冷凝，形成可直饮淡水，使得余热反复回用，因此，太阳能利用效率高。
2、本发明的太阳能聚光催化金属燃料电池堆，以氯为光敏剂，曝气软管阴极强制曝气给氧，在聚光集热太阳能的协同作用下，提高了阴极氧光电化学还原的速率，从而大大提高了电池堆的放点能力，增大了发电量，且投资成本和运营成本低。
3、本发明的嵌入式太阳能纤维蒸馏塔，采用的深色纤维纱线表面积大，使得聚光吸热面积和蒸发面积均很大；由纤维的毛细管效应自动吸湿布水，纤维含水量可控制在较低水平，且含水均匀，使得待蒸发海水的热比容很小，蒸发启动快；真空抽提形可将空气等不凝气体抽出，同时强化了水蒸气的冷凝过程，从而提高产水率和产水量。
4、本发明的太阳能水电联产系统，消耗太阳能、空气、海水，以及金属、氯、碱等发电，并产生可饮用淡水；通过电解池电解，可从蒸馏浓缩液中再生金属、氯、碱，即可发电，又可蓄电，全过程绿色，无任何污染。
附图说明
图1为太阳能水电联产系统的侧视图；
图2为太阳能水电联产系统的俯视图；
图3为太阳能水电联产系统中太阳能聚光催化金属燃料电池堆和嵌入式太阳能纤维蒸馏塔的俯视图；
图4为太阳能水电联产系统中太阳能聚光催化金属燃料电池堆和嵌入式太阳能纤维蒸馏塔的侧视图；
图5为太阳能水电联产系统中嵌入式太阳能纤维蒸馏塔内部侧视图；
图6为太阳能水电联产系统中太阳能聚光催化金属燃料电池堆与嵌入式太阳能纤维蒸馏塔之间的满溢布水联通管的结构示意图；
图7为太阳能水电联产系统及其生产方法的投入产出系统原理图。
图中：1-太阳能聚光催化金属燃料电池堆；2-嵌入式太阳能纤维蒸馏塔；3-金属燃料再生电解池；4-热交换器；5-聚光催化氧阴极；6-金属阳极；7-隔膜；8-电池外壳；9-抽真空穿孔管；10-满溢布水连通管；11-碟式内聚光器；12-槽式外聚光器；13-透明发光管；14-导光光纤；15-深色纤维纱线；16-碳纤维网；17-阴极导电金属丝；18-阳极导电金属丝网；19-曝气软管；20-阳极进水管；21-阴极进水管；22-阴极进气管；23-液位计；24-鹅卵石；25-水蒸气冷凝出水管；26-排水管；27-满溢布水连通管中的阴极满溢穿孔管；28-满溢布水连通管中的阳极满溢穿孔管；29-满溢布水连通管中的太阳能聚光催化金属燃料电池堆与嵌入式太阳能纤维蒸馏塔的连通管；30-满溢布水连通管中的嵌入式太阳能纤维蒸馏塔底部的布水穿孔管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
本发明的一种太阳能水电联产系统及其生产方法的技术方案如图1至图7所示。本发明的一种太阳能水电联产系统主要是由太阳能聚光催化金属燃料电池堆1、碟式内聚光器11、槽式外聚光器12、嵌入式太阳能纤维蒸馏塔2、金属燃料再生电解池3、热交换器4、电力转换器和控制系统构成。
其中太阳能聚光催化金属燃料电池堆1与嵌入式太阳能纤维蒸馏塔2镶嵌为一体，由两个直径大小不同的透明玻璃钢管状圆柱体套装而成，在直径较小的透明玻璃钢管状圆柱体内构建嵌入式太阳能纤维蒸馏塔2；在直径较大的透明玻璃钢管状圆柱体与直径较小的透明玻璃钢管状圆柱体套装形成的夹层之间，构建太阳能聚光催化金属燃料电池堆1；在太阳能聚光催化金属燃料电池堆1的双层真空透明玻璃钢外壳8的四周，沿圆周方向环绕均布碟式内聚光器11；在碟式内聚光器11阵列外围四周，沿圆周方式环绕均布三角竖槽式聚光器12，形成槽式外聚光阵列。
所述太阳能聚光催化金属燃料电池堆1由金属阳极6、隔膜7、聚光催化氧阴极5和电池外壳8组成。其中，所述金属阳极6为铝、镁、锌、铁等金属的一种或几种混合物的颗粒，与化学稳定性好、导电性能优的管状金属丝网18装载，如铂、钛等丝网，并制成集流导电体。所述隔膜7为高分子离子膜，如Nafion膜、石棉膜等。所述聚光催化氧阴极由碳纤维16担载化学稳定性好的导电金属丝或膜组成，如Pt、Ti等，卷绕成网状圆管17，圆管内中心位置安装曝气软管19。
所述层列槽碟聚光系统由槽式外聚光阵列和碟式内聚光阵列组成。所述槽式外聚光阵列由多个三角竖槽式聚光器12构成，而三角竖槽式聚光器12由两块平面玻璃镜及支撑架组成。所述碟式内聚光阵列由多个小型抛物面聚光镜11和导光光纤14组成。
所述嵌入式太阳能纤维蒸馏塔2由深色纤维纱线15，导光光纤14与透明发光管13，满溢布水连通管10，液位计23，鹅卵石24和抽提穿孔管9等组成。所述深色纤维纱线15采用天然纤维或化学纤维以深色耐光耐氯漂染料染制而成；所述透明发光管13通过导光光纤14与碟式内聚光器11相连接；满溢布水连通管10从太阳能聚光催化金属燃料电池堆1顶部的聚光催化氧阴极5和金属阳极6取水，经满溢布水连通管10中的连通管29顺流至嵌入式太阳能纤维蒸馏塔2的底部，并通过布水穿孔管30和鹅卵石24层均匀布水布气；抽提穿孔管9安装在嵌入式太阳能纤维蒸发器2轴心处，深色纤维纱线15以绞纱形式环绕抽提穿孔管9四周均布，透明发光管13沿嵌入式太阳能纤维蒸馏器2内壁四周，靠近深色纤维纱线15均布。
所述金属燃料再生电解池3，由阴极、阳极，隔膜，电解池外壳等组成。其中，阴极、阳极，均由金属铂丝构成，隔膜为Nafion膜或石棉膜。
所述电力转换器主要由DC/DC变换调节器和DC/AC变换调节器组成。
上述太阳能水电联产系统的生产方法，步骤如下：
1)在太阳能聚光催化金属燃料电池堆1中金属阳极6的管状铂丝网18内注入金属颗粒，如铝、铁等；
2)洁净海水中加入少量NaOH溶液，形成阳极电解液，阳极电解液从阳极进水口20经换热器4与水蒸气冷凝出水管25换热，进入太阳能聚光催化金属燃料电池堆1中的金属阳极6底部，被预热后的阳极电解从金属阳极6的底部上升到其顶部的过程中，吸收碟式内聚光器11聚光通过导光光纤14和透明发光管13从嵌入式太阳能纤维蒸馏塔2内透射出的太阳能，进一步被加热，同时冲刷金属阳极6，并带走金属阳极6内金属颗粒放电后形成的金属离子，从金属阳极6顶部满溢布水连通管10中的阳极满溢穿孔管28流出，经满溢布水连通管10中的连通管29，进入嵌入式太阳能纤维蒸馏塔2底部的布水穿孔管30；
3)洁净海水加入少量Cl2或次氯酸钠，从阴极进水管21注入，经换热器14与水蒸汽冷凝出水管25换热，进入太阳能聚光催化金属燃料电池堆1的聚光催化氧阴极5的底部；空气经风机从阴极进气管22到曝气软管19，进入聚光催化氧阴极5，与以上同时注入的海水和氯气混合，形成阴极电解液；该阴极电解液借助阴极5中的碳纤维网16，吸收槽式外聚光器聚光，以Cl2为光敏剂，空气中的氧气为氧阴极，形成的氢离子H+，氢氧根离子OH-，通过隔膜7与阳极电解液中的离子交换。阴极电解液海水+Cl2+O2进一步吸光集热加温后，从阴极5顶部的满溢布水连通管10中的连通管29进入嵌入式太阳能纤维蒸馏塔2底部的布水穿孔管30；
4)经热交换器4预热，吸收聚光集热，并完成电极反应的阳极电解液和阴极电解液，经满溢布水连通管10混合后，流入嵌入式太阳能纤维蒸馏塔2底部，再经布水穿孔管30和鹅卵石24层混合；深色纤维纱线15通过毛细管效应从鹅卵石24层上方吸水布水，并吸收碟式内聚光器11聚光，通过导光光纤14与透明发光管13发光，再次被加热的海水被蒸发，蒸发产生的水蒸气经抽提穿孔管9真空抽提，在热交换器4中与进入太阳能聚光催化金属燃料电池堆1的海水进水进行热交换后，冷凝成蒸馏水；
5)阴，阳极电解液经嵌入式太阳能纤维蒸馏塔2蒸馏后的浓缩残液，经沉淀过滤后，上清液进入金属燃料再生电解池3电解，电解后产生的氯气，氢氧化钠和金属，回用到太阳能聚光催化金属燃料电池堆1中；固形沉淀物——金属，氢氧化物和氯化钠，既可以作为产品，也可以进入金属燃料再生电解池3电解，生产氯气，氢氧化钠和金属；
6)太阳能聚光催化金属燃料电池堆1发电，经电力转换器输出电能供不同用户使用。金属燃料再生电解池3用电，从峰谷市电或风电，光伏发电中获取。
7)太阳能聚光催化金属燃料电池堆1的金属阳极6和聚光催化氧阴极5的海水供给量根据嵌入式太阳能纤维蒸馏塔2内的液位计23指示的液位，采用变频器控制供水泵实现，以蒸发量决定海水供给量。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种太阳能水电联产系统，其特征在于，主要是由太阳能聚光催化金属燃料电池堆、碟式内聚光器、槽式外聚光器、嵌入式太阳能纤维蒸馏塔、金属燃料再生电解池、热交换器、电力转换器和控制系统构成。其中：太阳能聚光催化金属燃料电池堆与嵌入式太阳能纤维蒸馏塔镶嵌为一体，由两个直径大小不同的透明玻璃钢管状圆柱体套装而成，在直径较小的透明玻璃钢管状圆柱体内构建嵌入式太阳能纤维蒸馏塔；在直径较大的透明玻璃钢管状圆柱体与直径较小的透明玻璃钢管状圆柱体套装形成的夹层之间，构建太阳能聚光催化金属燃料电池堆；在太阳能聚光催化金属燃料电池堆的透明玻璃钢外壳的四周，沿圆周方向环绕均布碟式内聚光器；在碟式内聚光器阵列外围四周，沿圆周方式环绕均布三角竖槽式聚光器，形成槽式外聚光阵列。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能水电联产系统，其特征在于，所述太阳能聚光催化金属燃料电池堆由金属阳极、隔膜、聚光催化氧阴极和电池外壳组成。其中，所述金属阳极为铝、镁、锌、铁等金属的一种或几种混合物的颗粒，与化学稳定性好、导电性能优的管状金属丝网装载，如铂、钛等丝网，并制成集流导电体。所述隔膜为高分子离子膜，如Nafion膜、石棉膜等。所述聚光催化氧阴极由碳纤维网担载化学稳定性好的导电金属丝或膜组成，如Pt、Ti等，卷绕成网状圆管，圆管内中心位置安装曝气软管。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能水电联产系统，其特征在于，所述层列槽碟聚光系统由槽式外聚光阵列和碟式内聚光阵列组成。其中槽式外聚光阵列，由多个三角竖槽式聚光器构成，而三角竖槽式聚光器由两块平面玻璃镜及支撑架组成。碟式内聚光阵列由小型抛物面聚光镜和导光光纤组成。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能水电联产系统，其特征在于，所述嵌入式太阳能纤维蒸发器由深色纤维纱线，导光光纤与透明发光管，满溢布水连通管，液位计，鹅卵石和抽提穿孔管等组成。其中，深色纤维纱线采用天然纤维或化学纤维以深色耐光耐氯漂染料染制而成；透明发光管通过导光光管与碟式内聚光器相连接；满溢布水连通管从太阳能聚光催化金属燃料电池堆顶部取水，顺流至嵌入式太阳能纤维蒸馏塔的底部，并通过布水穿孔管和鹅卵石均匀布水布气；抽提穿孔管安装在嵌入式太阳能纤维蒸发器轴心处，深色纤维纱线以绞纱形式环绕抽提穿孔管四周均布，透明发光管沿嵌入式太阳能纤维蒸馏器内壁四周，靠近深色纤维纱线均布。
5.一种基于权利要求1-5所述太阳能水电联产系统的生产方法，其特征在于，步骤如下：
1)在太阳能聚光催化金属燃料电池堆的金属阳极管状铂丝网中注入金属颗粒，如铝、铁粉；
2)经热交换器预热后的海水，加入少量NaOH溶液，形成阳极电解液，该阳极电解液从太阳能聚光催化金属燃料电池堆的金属阳极底部注入，吸收碟式内聚光器聚光，通过导光光纤与透明发光管，从嵌入式太阳能纤维蒸馏塔内透射出的太阳能，进一步被加热，同时冲刷金属阳极内的金属颗粒，并带走阳极内金属颗粒放电后形成的金属离子，从金属阳极顶部满溢布水连通管流出，进入嵌入式太阳能纤维蒸馏塔底部；
3)经热交换器预热后的海水，加入少量氯气或次氯酸钠，从太阳能聚光催化金属燃料电池堆的阴极底部注入；空气经风机从阴极导电丝网中的曝气软管注入，与以上同时注入的海水和氯气混合，形成阴极电解液；该阴极电解液借助阴极中的碳纤维网，吸收槽式外聚光器聚光，以氯气为光敏剂，空气中的氧气为氧阴极，形成的氢离子H+，氢氧根离子OH-，通过隔膜与阳极电解液中的离子交换。阴极电解液(海水+Cl2+O2)进一步吸光集热加温后，从阴极顶部的满溢布水连通管流入到嵌入式太阳能纤维蒸馏塔底部；
4)经热交换器预热，吸收聚光集热，并完成电极反应的阳极电解液和阴极电解液，经满溢布水连通管混合后，流入嵌入式太阳能纤维蒸馏塔底部，再经穿孔管和鹅卵石层混合；深色纤维纱线通过毛细管效应从鹅卵石层上方吸水布水，并吸收碟式内聚光器聚光，通过导光光纤与透明发光管发光，再次被加热的海水被蒸发，蒸发产生的水蒸气经抽提穿孔管真空抽提，在热交换器中与进入太阳能聚光催化金属燃料电池堆的海水进水进行热交换后，冷凝成蒸馏水；
5)阴，阳极电解液经嵌入式太阳能纤维蒸馏塔蒸馏后的浓缩残液，经沉淀过滤后，上清液进入金属燃料再生电解池电解，电解后产生的氯气，氢氧化钠和金属，回用到太阳能聚光催化金属燃料电池堆中；固形物金属，氢氧化物和氯化钠，既可以作为产品，也可以进入金属燃料再生电解池电解，产生氯气，氢氧化钠和金属；
6)太阳能聚光催化金属燃料电池堆的金属阳极和聚光催化氧阴极的海水供给量根据嵌入式太阳能纤维蒸馏塔内的液位计指示的液位，采用变频器控制供水泵实现，以蒸发量决定海水供给量。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113258476A (zh) * 2021-05-08 2021-08-13 陈文静 一种单流道双重自主除湿型电表箱

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103011313A (zh) * 2012-12-21 2013-04-03 张建洲 一种海水淡化供水系统
CN104145420A (zh) * 2011-12-14 2014-11-12 艾莱克特里根有限公司 可再生能源发电系统
CN106208910A (zh) * 2016-08-27 2016-12-07 温州集智科技有限公司 一种基于海洋能、太阳能和氢能的互补发电系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104145420A (zh) * 2011-12-14 2014-11-12 艾莱克特里根有限公司 可再生能源发电系统
CN103011313A (zh) * 2012-12-21 2013-04-03 张建洲 一种海水淡化供水系统
CN106208910A (zh) * 2016-08-27 2016-12-07 温州集智科技有限公司 一种基于海洋能、太阳能和氢能的互补发电系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113258476A (zh) * 2021-05-08 2021-08-13 陈文静 一种单流道双重自主除湿型电表箱
CN113258476B (zh) * 2021-05-08 2022-09-09 北京合众科创科技有限公司 一种单流道双重自主除湿型电表箱

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