CN202261080U - 一种太阳能发电蓄电一体化装置 - Google Patents

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陆道纲
张勋
施文博
马文慧
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Abstract

本实用新型公开了属于太阳能技术领域的一种太阳能发电蓄电一体化装置。该装置主要由太阳能集热器、碱金属热电转换器和钠硫电池组成,太阳能集热器将太阳辐射能转换为热能,并将热能传递给碱金属热电转换器,碱金属热电转换器将热能直接转换为电能,电能可以直接使用,也可以存储在钠硫电池中,在太阳辐射能不足时作为供电源。该装置能够高效的将太阳的辐射能转化为电能,并同时具有发电和蓄电的功能,能够有效解决偏远地区用电问题。

Description

一种太阳能发电蓄电一体化装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于太阳能技术领域,具体涉及一种基于碱金属热电转换与钠硫电池的太阳能发电蓄电一体化装置。
背景技术
[0002] 太阳能是一种干净的可再生的新能源,太阳能发电是最理想的新能源,现有的太阳能发电技术主要是太阳能光伏电池发电和聚光太阳能热发电。太阳能热发电的原理是利用太阳能的热量将水加热成蒸汽,蒸汽推动汽轮机转动,进而推动电机转动来发电。本发明不同于以上两种方式,是通过碱金属热电转换器将热能直接转换为电能,不再使用汽轮-发电机组。此外,本发明还利用钠硫电池储能,达到发电+蓄电的功能。本发明装置由太阳能集热器,碱金属热电转换器和钠硫电池组成。
[0003] 太阳能集热器是将太阳辐射能转换为热能,按照结构可以分为平板集热器和聚光集热器,聚光集热器可使阳光聚焦获得高温,焦点可以是点状或线状。
[0004] 碱金属热电转换是利用Beta-氧化铝固体电解质的离子导电性、用碱金属(钠、 钾或者钠钾合金)作工质,以热再生浓度差电池过程为工作原理的热电能量直接转换新技术。碱金属热电转换的理论效率接近卡诺循环效率,是至今发现的所有热电转换方式中效率最高的。在国外已经实验性应用到空间电源、余热发电和热电联产等方面。
[0005] 钠硫电池是一种以金属钠为负极、硫为正极、以Beta-氧化铝为电解质隔膜的二次电池。在一定的工作度下,钠离子透过电解质隔膜与硫之间发生的可逆反应,形成能量的释放和储存。钠硫电池用于储能具有独到的优势,主要体现在原材料和制备成本低、能量和功率密度大、效率高、不受场地限制、维护方便等方面。钠硫电池在日本已进入商品化实施阶段。
[0006] 目前的储存电池存在原材料和制备成本高、能量和功率密度小、效率低、受场地限制等缺陷。
实用新型内容
[0007] 本实用新型针对目前的储存电池原材料和制备成本高、能量和功率密度小、效率低、受场地限制等缺陷,提出一种太阳能发电蓄电一体化装置,有效的解决这些问题。
[0008] 一种太阳能发电蓄电一体化装置,太阳能集热器2与碱金属热电转换器5相连,碱金属热电转换器5与钠硫电池4相连,太阳能集热器2由支撑结构1支撑,碱金属热电转换器5和钠硫电池4外部装有保温材料3 ;所述碱金属热电转换器5的构造为:热端6连接 Beta-氧化铝固体电解质8和蒸发器12,蒸发器12连接吸液芯11,吸液芯11与冷凝器9相连,冷凝器9外部为冷端10,外壁7布满整个装置外部。
[0009] 太阳能集热器2与碱金属热电转换器5的热端6相连。
[0010] 碱金属热电转换器5的冷端10与钠硫电池4相连。
[0011] 本实用新型的有益效果:本实用新型采用碱金属热电转换器,将热能直接转换为
3电能,提高了太阳能发电的效率;碱金属热电转换器与汽轮-发电机组相比,无转动部件, 运行稳定且无需维护,此外无需专门的水源冷却,实用于缺水地区;碱金属热电转换器质量和体积小,便于携带;钠硫电池可以将电能储存,在夜间或阴雨天保证负载用电;钠硫电池的工作温度和碱金属热电转换器的冷端工作温度在同一区间内,将钠硫电池置于碱金属热电转换器的冷端可以充分利用碱金属热电转换器的工作余热,提高太阳能的利用效率。
附图说明
[0012] 图1为太阳能发电蓄电一体化装置结构图;
[0013] 图2为碱金属热电转换器结构图;
[0014] 图中,1-太阳能集热器支撑结构、2-太阳能集热器、3-保温材料、4-钠硫电池、 5-碱金属热电转换器、6-碱金属热电转换器热端、7-碱金属热电转换器外壁、8-Beta-氧化铝固体电解质、9-碱金属热电转换器冷凝器、10-碱金属热电转换器冷端、11-吸液芯、 12-蒸发器。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
[0016] 实施例1
[0017] 太阳能发电蓄电一体化装置(如图1所示),太阳能集热器2与碱金属热电转换器5相连,碱金属热电转换器5与钠硫电池4相连,太阳能集热器2由支撑结构1支撑,碱金属热电转换器5和钠硫电池4外部装有保温材料3 ;碱金属热电转换器5的构造(如图2 所示)为:热端6连接Beta-氧化铝固体电解质8和蒸发器12,蒸发器12连接吸液芯11, 吸液芯11与冷凝器9相连,冷凝器9外部为冷端10,外壁7布满整个装置外部,太阳能集热器2与碱金属热电转换器5的热端6相连,碱金属热电转换器5的冷端10与钠硫电池4相连。
[0018] 太阳辐射能经过太阳能集热器2收集,并传递给碱金属热电转换器5,碱金属热电转换器5将热能转换为电能,余热通过碱金属热电转换器的冷端10传递给钠硫电池4,碱金属热电转换器5和钠硫电池4周围用保温材料3保温,使碱金属热电转换器5和钠硫电池 4在正常工作温度下工作。
[0019] 液态金属钠作为工作介质在碱金属热电转换器5中循环。热量经过碱金属热电转换器热端6传递给蒸发器12,液态钠在蒸发器12内蒸发变为气态,钠蒸汽透过Beta-氧化铝固体电解质8到达碱金属热电转换器冷凝器9后,冷凝变为液态并放出热量,热量传递给钠硫电池4。液态钠经过吸液芯11回流到蒸发器12,到此钠完成一个循环过程。
[0020] Beta-氧化铝固体电解质8只透过钠离子,因此Beta-氧化铝固体电解质8内外壁形成电势差,由此将热能直接转换为电能。

Claims (3)

1. 一种太阳能发电蓄电一体化装置,其特征在于,太阳能集热器(2)与碱金属热电转换器(5)相连,碱金属热电转换器(5)与钠硫电池(4)相连,太阳能集热器(2)由支撑结构 (1)支撑,碱金属热电转换器(5)和钠硫电池(4)外部装有保温材料(3);所述碱金属热电转换器(5)的构造为:热端(6)连接Beta-氧化铝固体电解质(8)和蒸发器(12),蒸发器 (12)连接吸液芯(11),吸液芯(11)与冷凝器(9)相连,冷凝器(9)外部为冷端(10),外壁 (7)布满整个装置外部。
2.根据权利要求1所述一种太阳能发电蓄电一体化装置,其特征在于,太阳能集热器 ⑵与碱金属热电转换器(5)的热端(6)相连。
3.根据权利要求1所述一种太阳能发电蓄电一体化装置,其特征在于,碱金属热电转换器(5)的冷端(10)与钠硫电池(4)相连。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102307025A (zh) * 2011-09-15 2012-01-04 华北电力大学 一种太阳能发电蓄电一体化装置
WO2014033712A3 (en) * 2012-08-28 2014-08-07 Yeda Research And Development Co. Ltd. Electrochemical storage of thermal energy

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