NL2008394C2 - Werkwijze en systeem voor directe thermische elektriciteitsopwekking. - Google Patents

Werkwijze en systeem voor directe thermische elektriciteitsopwekking. Download PDF

Info

Publication number
NL2008394C2
NL2008394C2 NL2008394A NL2008394A NL2008394C2 NL 2008394 C2 NL2008394 C2 NL 2008394C2 NL 2008394 A NL2008394 A NL 2008394A NL 2008394 A NL2008394 A NL 2008394A NL 2008394 C2 NL2008394 C2 NL 2008394C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
electrodes
electrolyte
temperature
holder
selective electrode
Prior art date
Application number
NL2008394A
Other languages
English (en)
Inventor
Hubertus Victor Marie Hamelers
Bruno Bastos
Oliver Schaetzle
Original Assignee
Stichting Wetsus Ct Excellence Sustainable Water Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stichting Wetsus Ct Excellence Sustainable Water Technology filed Critical Stichting Wetsus Ct Excellence Sustainable Water Technology
Priority to NL2008394A priority Critical patent/NL2008394C2/nl
Priority to EP12769762.1A priority patent/EP2759010A1/en
Priority to PCT/NL2012/050671 priority patent/WO2013043053A1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL2008394C2 publication Critical patent/NL2008394C2/nl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/30Deferred-action cells
    • H01M6/36Deferred-action cells containing electrolyte and made operational by physical means, e.g. thermal cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4691Capacitive deionisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M14/00Electrochemical current or voltage generators not provided for in groups H01M6/00 - H01M12/00; Manufacture thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/4604Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods for desalination of seawater or brackish water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/10Energy recovery
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Description

Werkwijze en systeem voor directe thermische elektriciteitsopwekking
De onderhavige uitvinding betreft een systeem 5 inrichting voor het op directe wijze thermisch opwekken van elektriciteit. Meer in het bijzonder heeft de vinding betrekking op het opwekken van energie uit een temperatuurverschil.
Uit de praktijk zijn systemen bekend voor het opwekken 10 van thermische energie gebaseerd op zonne-energie. Hierbij zijn energie-omzettingen nodig wat ten koste gaat van rendement van de opwekking. Ook bekend is zogeheten "blauwe energie" betreffende energie opgewekt door het verschil in zoutconcentratie tussen twee watervoorraden. Hierbij wordt 15 bijvoorbeeld gebruik gemaakt van omgekeerde elektrodialyse (RED). Het afvalproduct hiervan is brak water. Een ander uit de praktijk bekend systeem maakt gebruik van oceaan thermische energie omzetting ("ocean thermal energy conversion (OTEC)")) . Hierbij wordt gebruik gemaakt van een 20 warmtepomp. Het rendement hiervan is laag en het systeem is niet overal toepasbaar.
Het doel van de onderhavige uitvinding is om een werkwijze en/of systeem te verschaffen waarmee bestaande methoden voor het opwekken van elektriciteit worden 25 verbeterd of daar een alternatief voor te bieden.
Dit doel wordt bewerkstelligd door de werkwijze voor directe thermische elektriciteitsopwekking volgens de uitvinding, waarin de werkwijze omvat: - het aan een houder voorzien van een elektrolyt met 30 een eerste temperatuur; - het in de houder plaatsen van ten minste één anion selectieve elektrode en ten minste één kation selectieve elektrode met elektrische capaciteit; 2 - het aanleggen van een elektrische verbinding tussen de elektroden; - het met het ontstane spanningsverschil opladen van de elektroden; en 5 - het in contact brengen van de elektroden met een elektrolyt met een tweede temperatuur en het ontladen van de elektroden.
De anion en kation selectieve elektroden zijn bij voorkeur uitgevoerd als elektroden zoals beschreven in WO 10 2010/062175 waarvan de betreffende delen beschouwd worden als zijnde opgenomen in de onderhavige aanvrage.
De elektroden in het systeem volgens de vinding verschaffen bij voorkeur zowel een capacitieve als een ion selectieve functie. Het elektrolyt is bij voorkeur een 15 zoutoplossing, een zogeheten "ionic liquid", een gesmolten zout. De elektrische verbinding omvat een belasting of "load" waarmee energie onttrokken kan worden aan de elektrische stroom die wordt gegenereerd. Deze kan volgens de vinding op verschillende wijzen zijn uitgevoerd. Onder 20 elektrolyt wordt in het kader van de vinding zowel elektrolyt als elektrolytoplossing verstaan.
Met de werkwijze volgens de vinding kan op directe wijze stroom worden opgewekt uit een temperatuurverschil.
Dit resulteert in een energetisch efficiënte opwekking.
25 De stroomopwekking wordt gerealiseerd door de ten minste ene anion selectieve elektrode (ASE) en de ten minste ene kation selectieve elektrode (CSE) in een eerste fase op een eerste temperatuur te brengen, waarbij de elektroden in een circuit worden verbonden, waarin het circuit een 30 belasting, ofwel "load", omvat. Door het ontstane spanningsverschil zullen elektroden worden opgeladen. In een tweede fase worden de elektroden ontladen en wordt energie opgewekt.
3
In een eerste voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens de vinding worden middelen voorzien voor het wisselen van de temperatuur van het elektrolyt.
Door de ASE en CSE in een tweede fase op een tweede 5 temperatuur te brengen zullen de elektroden worden ontladen en wordt energie opgewekt.
De middelen voor het wisselen van de temperatuur van het elektrolyt omvatten bijvoorbeeld pompmiddelen. De pompmiddelen vervangen de vloeistof rond het samenstel van 10 elektroden om daarmee een andere temperatuur te bewerkstelligen. Het elektrolyt blijft hierbij aanwezig en wordt uitsluitend op een andere temperatuur gebracht. Alternatief vervangen de pompmiddelen het elektrolyt door een ander elektrolyt met een tweede, andere temperatuur.
15 Hierbij wordt derhalve het elektrolyt vervangen of verwisseld.
In een op voorgaande gebaseerde voordelige voorkeursuitvoeringsvorm worden de elektroden in een hoeveelheid elektrolytoplossing gebracht welke is omgeven 20 door een houder omvattende een geleidende stof en in hoofdzaak ondoordringbaar voor de elektrolytoplossing. Dit samenstel van elektroden en elektrolytoplossing wordt vervolgens aan wisselende temperaturen blootgesteld. Hiermee wordt een praktische uitvoeringsvorm verkregen welke op 25 effectieve wijze elektriciteit opwekt.
In een alternatieve voorkeursuitvoeringsvorm wordt een tweede houder met een tweede elektrolietoplossing voorzien waarin ten minste één anion selectieve elektrode en ten minste één kation selectieve elektrode zijn aangebracht, en 30 waarbij een elektrode uit de eerste houder werkzaam elektrisch verbonden is met een elektrode uit de tweede houder.
4
In deze alternatieve uitvoeringsvorm wordt het eerste stel elektroden bij een eerste temperatuur, omvattende ten minste één ASE en één CSE, werkzaam verbonden met een tweede stel elektroden bij een tweede, andere, temperatuur eveneens 5 omvattende ten minste één ASE en één CSE. Via een elektrische verbinding (circuit) worden de beide stellen onderling verbonden. In de genoemde eerste fase wordt een deel van de elektroden van afzonderlijke stellen onderling verbonden met een lage weerstand. Een ander deel van de 10 elektroden van de beide stellen wordt onderling verbonden via een belasting ofwel een "load". De belasting of "load" wordt tussen de ASE's en/of de CSE's van de verschillende stellen elektroden voorzien. Het ontstane spanningsverschil zorgt vervolgens voor een stroom waarbij de capaciteit van 15 de elektroden wordt opgeladen en het spanningsverschil terug loopt. Door vervolgens de elektroden in een andere vloeistof met elektrolytoplossing te plaatsen worden de elektroden ontladen en wordt energie opgewekt door deze ontlading.
In een verdere voordelige voorkeursuitvoeringsvorm 20 volgens de vinding wordt voorzien in het in serie en/of parallel plaatsen van houders met elektroden voor het vergroten van de opgewekte elektriciteit.
Door een aantal van de eerder genoemde elektrodesystemen in serie en/of parallel te plaatsen wordt 25 de energieopbrengst verder vergroot.
In een verdere voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens de vinding wordt de directe thermische elektriciteitsopwekking gecombineerd met het ontzouten van een vloeistof.
30 Door de elektroden achtereenvolgens ionen te laten absorberen en/of adsorberen, en vervolgens in een andere vloeistof te laten afgeven wordt, gelijktijdig met het opwekken van elektrische energie een ontzouting van de 5 eerste vloeistof bewerkstelligd. Op deze wijze wordt het opwekken van energie en het ontzouten op effectieve wijze gecombineerd.
Binnen bovengenoemde werkwijzen zijn diverse varianten 5 mogelijk. Een aantal hiervan zal verder in deze aanvrage in meer detail worden besproken.
De vinding heeft verder tevens betrekking op een werkwijze voor het ontzouten van een vloeistof, de werkwijze omvattende: 10 - het voorzien van een houder van een elektrolyt met een eerste temperatuur; - het in de houder plaatsen van ten minste één anion selectieve elektrode en ten minste één kation selectieve elektrode met elektrische capaciteit; 15 - het aanleggen van een elektrische verbinding tussen de elektroden; - het met het ontstane spanningsverschil opladen van de elektroden en het absorberen en/of adsorberen van ionen; en 20 - het in contact brengen van de elektroden met een elektrolyt met een tweede temperatuur en het ontladen van de elektroden met het afgeven van de geabsorbeerde en/of geadsorbeerde ionen.
Door de elektroden achtereenvolgens ionen te laten 25 absorberen en/of adsorberen, en vervolgens in een andere vloeistof te laten afgeven wordt, gelijktijdig met het opwekken van elektrische energie een ontzouting van de eerste vloeistof bewerkstelligd. Op deze wijze wordt het opwekken van energie en het ontzouten op effectieve wijze 30 gecombineerd. Hierbij wordt opgemerkt dat de werkwijze voor het ontzouten op analoge wijze gebruik kan maken van de verschillende voorkeursuitvoeringsvormen en alternatieven 6 zoals voorgaand beschreven voor de werkwijze voor het opwekken van energie.
De vinding heeft verder tevens betrekking op een systeem voor directe thermische elektriciteitsopwekking, het 5 systeem omvattende: - ten minste één anion selectieve elektrode met elektrische capaciteit; - ten minste één kation selectieve elektrode met elektrische capaciteit; 10 - een in gebruik de anion selectieve en kation selectieve elektrode werkzaam ionisch verbindend elektrolyt; - een in gebruik de elektroden werkzaam verbindende elektrische verbinding; en 15 - overbrengmiddelen voor het van een eerste fase voor het opladen van de elektroden overgaan naar een tweede fase voor het ontladen van de elektroden.
Voor een dergelijk systeem gelden gelijke effecten en voordelen als voor voorgaand genoemde werkwijzen.
20 In het systeem volgens de vinding is een eerste stel elektroden, met ten minste één anion selectieve en één kation selectieve elektrode, in gebruik in een eerste elektrolyt met een eerste temperatuur geplaatst. In een eerste uitvoeringsvorm wordt het eerste stel elektroden na 25 het opladen daarvan op een tweede temperatuur gebracht.
Zoals in analogie voor de werkwijze beschreven kan dit door gebruik te maken van een aantal systemen.
In een eerste systeem zijn middelen voorzien voor het veranderen van de temperatuur voor het stel elektroden.
30 Hierbij kan bijvoorbeeld gebruik gemaakt worden van pompmiddelen voor het vervangen van de vloeistof rond de elektroden en het elektrolyt, in geval van een samenstel daarvan binnen een afzonderlijke houder, door een vloeistof 7 op een andere temperatuur zodanig dat het samenstel van elektroden en elektrolyt effectief op een andere temperatuur worden gebracht. Alternatief is het mogelijk het elektrolyt te vervangen door een ander elektrolyt op een andere 5 temperatuur.
In een tweede systeem wordt het eerste stel elektroden verplaatst naar een andere houder met een elektrolyt op een andere temperatuur.
In een derde systeem wordt naast een eerste stel 10 elektroden gebruik gemaakt van een tweede stel elektroden, waarbij elektroden uit de verschillende stellen elektrisch werkzaam zijn verbonden. Het tweede stel elektroden wordt in een tweede elektrolyt geplaatst met een tweede temperatuur. De kation selectieve elektroden uit de beide stellen worden 15 met elkaar verbonden met een bij voorkeur lage weerstand. Tussen de anion selectieve elektroden wordt de elektrische verbinding met de belasting/"load" geplaatst. Alternatief of aanvullend kan de belasting/"load" tussen de kation selectieve elektroden worden voorzien en/of tussen anino en 20 kation selectieve elektroden. Door de schakeling met de belasting/"load" wordt in gebruik een spanningsverschil gerealiseerd zodat een stroom gaat lopen en de capaciteit van de elektroden wordt opgeladen. Dit veroorzaakt dat het spanningsverschil terug loopt. Door het wisselen van de 25 stellen elektroden, dat wil zeggen het plaatsen van de elektroden in de andere oplossing, zal een potentiaalverschil ontstaan. Door het ontstane potentiaalverschil zullen de elektroden ontladen en wordt energie opgewekt. Vervolgens kunnen de stellen elektroden 30 weer terug worden geplaatst voor een volgende cyclus. In dit systeem worden de stellen elektroden verwisseld om van opladen naar ontladen van de elektroden en vice versa over te gaan.
8
In een vierde systeem worden een aantal van de eerder genoemde systemen, waaronder eventueel combinaties van de verschillende systemen, in serie en/of parallel geplaatst om daarmee de opbrengst te vergroten.
5 Genoemde systemen kunnen worden gecombineerd tot nieuwe systemen. Voorts is het mogelijk om op eerder genoemde wijze gelijktijdig of als alternatief het systeem volgens de vinding te gebruiken voor het ontzouten van een vloeistof.
Verdere voordelen, kenmerken en details van de 10 uitvinding worden toegelicht aan de hand van voorkeursuitvoeringsvormen daarvan, waarbij wordt verwezen naar de bijgevoegde figuren, waarin tonen: - figuur 1 een overzicht van een wijze voor het vervaardigen van een elektrode voor het systeem 15 volgens de vinding; - figuren 2-6 schematische overzichten van mogelijke systemen en werkwijzen volgens de vinding; - figuren 7 en 8 enige experimentele resultaten.
Een bruikbare elektrode voor het systeem en de 20 werkwijze volgens de vinding omvat een zogeheten current collector, capacitief materiaal bijvoorbeeld actief kool, en ion-selectief materiaal. Vervaardigingsproces 2 (figuur 1) omvat als eerste stap 4 het voorzien van poeder met geschikt materiaal. In tweede stap 6 wordt het poeder in een slurrie 25 van zo'n 10% polyvinylidene fluoride (PVDF) als bindmateriaal in een n-methyl-2-pyrrolidone oplosmiddel gebracht. Na het vermalen in vermaalstap 8 ("grinding") met bijvoorbeeld ballen gedurende zo'n 30 minuten met zo'n 450 tpm wordt het verkregen materiaal in een volgende stap 10 in 30 een eerste optie 12 gebracht ("casting") op een glasplaat als een filmlaag om in vervolgstep 14 via fase omkering te komen tot een elektrode, of in een tweede optie 16 gebracht 9 ("casting") op een grafietfolie als een geïntegreerde elektrode die via verdampingstap 18 wordt verkregen.
In een eerste systeem 20 (figuur 2) wordt in eerste houder 22, met daarin een eerste stel elektroden eerste 5 elektrolyt 24 met eerste temperatuur Tl, een CSE (CSE1) 26 en een ASE (ASEI) 28 voorzien. In een tweede houder 30 met electrolytoplosing 32, in de getoonde uitvoeringsvorm van gelijke samenstelling als in oplossing 24, met een tweede temperatuur T2, waarbij T2 > Tl, is een tweede stel 10 elektroden met een ASE (ASE2) 34 en een CSE 36 (CSE2) voorzien.
In een eerste stap worden CSE1 26 en CSE2 36 verbonden met een verbindingsdraad met lage weerstand. Tussen ASEI 28 en ASE2 34 wordt in schakeling 38, waarmee elektroden uit de 15 afzonderlijke stellen worden verbonden, een "load" 40 geplaatst. Er ontstaat nu een spanningsverschil over load 40.
In een tweede stap zorgt dit spanningsverschil er voor dat er een stroom gaat lopen en de capaciteit van de 20 elektroden 26,28,34,36 wordt opgeladen. Hierdoor loopt het spanningsverschil terug tot in beginsel nul.
Als het spanningsverschil nul of klein is worden in een derde stap de elektroden 24,26,34,36 gewisseld, dat wil zeggen in de andere elektrolyt oplossing 24,32 geplaatst.
25 Hierdoor ontstaat weer een potentiaal verschil waardoor de elektrodes weer ontladen worden en energie wordt opgewekt.
Hierna kunnen de elektroden weer gewisseld worden om deze terug te brengen naar de uitgangspositie en zal het proces weer gewoon verlopen.
30 In een alternatieve uitvoering kan "load" 40 aanvullend of als alternatief ook tussen de ASE's 28,34 geplaatst worden in plaats van tussen de CSE's 26,36 zoals in de getoonde uitvoeringsvorm.
10
Systeem 20 heeft als bijkomend voordeel dat er transport van zout plaatsvindt. Stel, er gaan elektronen van CSE1 26 (op temperatuur Tl) naar CSE2 36 (op temperatuur T2), dan worden er kationen vrijgemaakt aan CSE1 26 en 5 anionen aan ASEI 28. Dit laatste kan begrepen worden omdat electroneutraliteit gehandhaafd moet worden in oplossing 24 met temperatuur Tl. In oplossing 32 met temperatuur T2 gebeurt juist het omgekeerde, dat wil zeggen dat ionen worden geadsorbeerd en/of geabsorbeerd aan elektrodes 34,36. 10 Dit betekent dat er ontzouting plaatsvindt in oplossing 32 met temperatuur T2. In de volgende stap worden oplossingen 24,32 omgewisseld of vervangen. Alternatief worden elektroden 26,28 met elektroden 34,36 omgewisseld. De in oplossing 24 met temperatuur Tl gebrachte elektroden kunnen 15 nu weer ionen opnemen en de in oplossing 32 met temperatuur T2 geadsorbeerde ionen kunnen afgegeven worden in oplossing 24 met temperatuur Tl. Op deze wijze wordt oplossing 32 met temperatuur T2 dus ontzout.
In een ander systeem 42 (figuur 3) is door circuit of 20 schakeling 44 "load" 40 geplaatst tussen CSE1 26 en ASE2 34. Alternatief of aanvullend kan "load" 40 tussen ASEI 28 en CSE2 36 worden geplaatst. Ook in systeem 42 kan ontzouting plaatsvinden.
Alternatief systeem 46 (figuur 4) maakt gebruik van 25 schakeling 48. Hierbij is "load" 40 geplaatst tussen CSE1 26 en ASE2 34. In systeem 46 zijn CSE1 26 en CSE2 36 voorzien in houder 24 en ASEI 28 en ASE2 34 in andere houder 32.
In een alternatief systeem 50 (figuur 5) wordt in een eerste stel elektroden tussen CSE1 26 en ASEI 28 "load" 40 30 geplaatst. Beide elektroden 26,28 worden nu in dezelfde oplossing 24 met eerste temperatuur Tl geplaatst. Weer gaat er een stroom lopen totdat de capaciteit weer vol is. Elektroden 26,28 worden vervolgens in een tweede elektrolyt 11 met tweede temperatuur T2 gebracht en de stroom loopt weer terug. Vervolgens kunnen beide elektroden in oplossing met temperatuur Tl worden gebracht voor de volgende cyclus.
Bij de beschrijving is tot nu toe uitgegaan dat de 5 elektrodes, tussen elektrolyt oplossingen 24,32 met eerste temperatuur Tl en tweede temperatuur T2 worden gewisseld. In een ander systeem (niet getoond en in hoofdzaak overeenkomend met systeem 50) met bijbehorende werkwijze worden een ASE 28 en een CSE 26 in een kleine hoeveelheid 10 elektrolyt oplossing 24 geplaatst. Het geheel wordt vervolgens omhuld door een goed geleidende stof die ondoordringbaar is voor het elektrolyt. In deze alternatieve uitvoeringsvorm wordt het geheel vervolgens in eerste instantie voor het opladen van de elektroden omgeven door 15 een eerste vloeistof op een eerste temperatuur Tl, en in tweede instantie voor het ontladen van de elektroden omgeven door een tweede vloeistof op een tweede temperatuur T2. In deze uitvoeringsvorm worden derhalve niet de elektroden verwisseld tussen twee vloeistoffen en worden daarentegen 20 juist de vloeistoffen verwisseld, bijvoorbeeld gebruik makend van pompmiddelen. De werking van deze uitvoeringsvorm is verder in hoofdzaak gelijk aan de beschreven werking voor andere getoonde uitvoeringsvormen.
In een uitgebreid systeem 54 (figuur 6) worden de boven 25 systemen en werkwijzen in serie en/of parallel gekoppeld/geschakeld met behulp van circuit 56. Hiermee wordt de energieopbrengst verder vergroot.
Een experiment is uitgevoerd voor de configuratie getoond in figuur 4. Metalen platen van titanium zijn bedekt 30 met platina zijn geschilderd met een koolstoflaag en een laag van kation selectief materiaal 26,36 en anion selectief materiaal 28,34. Kation selectieve platen 26,36 zijn verbonden met een 15 Ohm weerstand 40 en platen 28,34 zijn 12 verbonden met een koperdraad. De spanning over weerstand 40 is gemeten. De spanning stijgs snel naar positieve waarden en een specifieke piek waarna it afneemt een exponentieel-type trend totdat 0 Volt wordt bereikt. Op dat moment worden 5 de platen van houder 24 overgebrracht naar houder 32 en vice versa. Dit resulteert in soortgelijk gedrag, met negatieve waarden (figuur 7 voor 3 cycli met spanning in mV in de tijd in seconden) bij een temperatuurverschil van 24 graden.
Een tweede experiment is uitgevoerd met een tweede 10 configuratie. De platen zijn vervangen door staven en er is een weerstand 40 toegepast van 1 Ohm. Resultaten zijn weergegeven bij een temperatuurverschil van 30 graden (figuur 8 met spanning in mV in de tijd in seconden).
De uitvinding is geenszins beperkt tot de 15 bovenbeschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan. De gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies binnen de strekking waarvan vele modificaties denkbaar zijn. Zo behoort het bijvoorbeeld tot de mogelijkheden om volgens de vinding combinaties en/of 20 alternatieven te maken van de getoonde uitvoeringsvormen.

Claims (14)

1* Werkwijze voor directe thermische elektriciteitsopwekking, omvattende de stappen: 5. het aan een houder voorzien van een elektrolyt met een eerste temperatuur; - het in de houder plaatsen van ten minste één anion selectieve elektrode en ten minste één kation selectieve elektrode met elektrische capaciteit; - het aanleggen van een elektrische verbinding tussen de elektroden; - het met het ontstane spanningsverschil opladen van de elektroden; en - het in contact brengen van de elektroden met een elektrolyt met een tweede temperatuur en het ontladen van de elektroden.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, verder omvattende het voorzien van middelen voor het wisselen van de 20 temperatuur van het elektrolyt.
3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarin het voorzien van middelen voor het wisselen van de temperatuur van het elektrolyt pompmiddelen omvatten. 25
4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, waarin de elektroden in een hoeveelheid elektrolytoplossing zijn gebracht omgeven door een houder omvattende een geleidende stof en in hoofdzaak ondoordringbaar voor de 30 elektrolytoplossing.
5. Werkwijze volgens conclusie 1, verder omvattende: - het voorzien van een tweede houder met een tweede elektrolyt met een tweede temperatuur waarin ten minste één anion selectieve elektrode en ten minste 5 één kation selectieve elektrode met elektrische capaciteit zijn aangebracht; en - het werkzaam elektrisch verbinden van een elektrode uit de eerste houder met een elektrode uit de tweede houder. 10
6. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, verder omvattende het voorzien van het in serie en/of parallel plaatsen van houders met elektroden voor het vergroten van de opgewekte elektriciteit. 15
7. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, verder omvattende het ontzouten van een vloeistof.
8. Werkwijze voor het ontzouten van een vloeistof, de werkwijze omvattende: - het voorzien van een houder van een elektrolyt met een eerste temperatuur; - het in de houder plaatsen van ten minste één anion 25 selectieve elektrode en ten minste één kation selectieve elektrode met elektrische capaciteit; - het aanleggen van een elektrische verbinding tussen de elektroden; - het met het ontstane spanningsverschil opladen van de 30 elektroden en het absorberen en/of adsorberen van ionen; en - het in contact brengen van de elektroden met een elektrolyt met een tweede temperatuur en het ontladen van de elektroden met het afgeven van de geabsorbeerde en/of geadsorbeerde ionen.
9. Systeem voor directe thermische elektriciteitsopwekking, 5 waarin het systeem omvat: - ten minste één anion selectieve elektrode met elektrische capaciteit; - ten minste één kation selectieve elektrode met elektrische capaciteit; 10. een in gebruik de anion selectieve en kation selectieve elektrode werkzaam ionisch verbindend elektrolyt; - een in gebruik de elektroden werkzaam verbindende elektrische verbinding; en 15. overbrengmiddelen voor het van een eerste fase voor het opladen van de elektroden overgaan naar een tweede fase voor het ontladen van de elektroden.
10. Systeem volgens conclusie 9, waarin de overbrengmiddelen 20 omvattende middelen voor het wisselen van de temperatuur van het elektrolyt.
11. Systeem volgens conclusie 10, waarin de middelen pompmiddelen omvatten. 25
12. Systeem volgens conclusie 10 of 11, waarin de houder in gebruik omvattende de elektroden en een hoeveelheid elektrolytoplossing is voorzien van een geleidende stof en in hoofdzaak ondoordringbaar voor de 30 elektrolytoplossing.
13. Systeem volgens conclusie 9, verder omvattende: - een tweede houder, in gebruik voorzien van een tweede elektrolyt met een tweede temperatuur, waarin ten minste één anion selectieve elektrode en ten minste 5 één kation selectieve elektrode met elektrische capaciteit zijn aangebracht/ en - een elektrische verbinding tussen een elektrode uit de eerste houder met een elektrode uit de tweede houder. 10
14. Systeem volgens één of meer van de voorgaande conclusies 9-13, verder omvattende in serie en/of parallel geplaatste houders met elektroden voor het vergroten van de opgewekte elektriciteit.
NL2008394A 2011-09-23 2012-03-01 Werkwijze en systeem voor directe thermische elektriciteitsopwekking. NL2008394C2 (nl)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2008394A NL2008394C2 (nl) 2011-09-23 2012-03-01 Werkwijze en systeem voor directe thermische elektriciteitsopwekking.
EP12769762.1A EP2759010A1 (en) 2011-09-23 2012-09-24 Method and system for direct thermal electricity generation
PCT/NL2012/050671 WO2013043053A1 (en) 2011-09-23 2012-09-24 Method and system for direct thermal electricity generation

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2007466 2011-09-23
NL2007466 2011-09-23
NL2008394A NL2008394C2 (nl) 2011-09-23 2012-03-01 Werkwijze en systeem voor directe thermische elektriciteitsopwekking.
NL2008394 2012-03-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL2008394C2 true NL2008394C2 (nl) 2013-03-26

Family

ID=47003182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2008394A NL2008394C2 (nl) 2011-09-23 2012-03-01 Werkwijze en systeem voor directe thermische elektriciteitsopwekking.

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2759010A1 (nl)
NL (1) NL2008394C2 (nl)
WO (1) WO2013043053A1 (nl)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2980027A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-03 Voltea B.V. Operating an apparatus for removal of ions with warm and cold water
CN114759295A (zh) * 2022-06-15 2022-07-15 中国科学技术大学 一种利用低品位余热高效发电的电化学装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60243979A (ja) * 1984-05-18 1985-12-03 Toho Rayon Co Ltd 温度差電池
WO2008059297A1 (en) * 2006-11-16 2008-05-22 Vasilios Styliaras Electric energy production by voltaic cell solution temperature change
EP2113958A1 (de) * 2008-04-29 2009-11-04 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Thermoelektrischer Generator mit Konzentrationselement
WO2010062175A1 (en) * 2008-11-26 2010-06-03 Stichting Wetsus Centre Of Excellence For Sustainable Water Technology Energy generating system and method therefor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60243979A (ja) * 1984-05-18 1985-12-03 Toho Rayon Co Ltd 温度差電池
WO2008059297A1 (en) * 2006-11-16 2008-05-22 Vasilios Styliaras Electric energy production by voltaic cell solution temperature change
EP2113958A1 (de) * 2008-04-29 2009-11-04 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Thermoelektrischer Generator mit Konzentrationselement
WO2010062175A1 (en) * 2008-11-26 2010-06-03 Stichting Wetsus Centre Of Excellence For Sustainable Water Technology Energy generating system and method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013043053A1 (en) 2013-03-28
EP2759010A1 (en) 2014-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jeon et al. Ion storage and energy recovery of a flow-electrode capacitive deionization process
Zhang et al. Guaranteeing complete salt rejection by channeling saline water through fluidic photothermal structure toward synergistic zero energy clean water production and in situ energy generation
Shi et al. Efficient lithium extraction by membrane capacitive deionization incorporated with monovalent selective cation exchange membrane
CN101932529B (zh) 净水装置
JP5259620B2 (ja) スーパーキャパシタ脱塩装置及び製造方法
US20170088445A1 (en) Apparatus and process for separation and selective recomposition of ions
US20080198531A1 (en) Capacitive deionization system for water treatment
CN201581010U (zh) 一种卡槽式活性炭纤维电极电容吸附去离子装置
KR101136816B1 (ko) 금속이온 회수용 전극모듈의 제조방법, 금속이온 회수용 전극모듈 및 이를 구비한 금속이온 회수 장치
CN102372345B (zh) 超级电容器脱盐装置及脱盐方法
EP2491643B1 (en) Power converter for charging a capacitor in an apparatus for removal of ions and method operating the power converter
KR101513446B1 (ko) 흐름전극 축전식 탈염장치용 이온 교환막 및 이를 포함하는 흐름전극 축전식 탈염장치
EP3877341B1 (en) Electrochemical module comprising a flexible membrane-electrode assembly
EP2349934A1 (en) Methods and systems for purifying aqueous liquids
JP2012512024A (ja) イオン交換デバイス及びそのイオン交換物質の再生方法
NL2008394C2 (nl) Werkwijze en systeem voor directe thermische elektriciteitsopwekking.
KR20140140059A (ko) 용량성 전극들을 이용한 리버스 전기투석 에너지 생성 시스템 및 이를 위한 방법
Ahualli et al. Principles and theoretical models of CDI: Experimental approaches
US20170144902A1 (en) Phased charging and discharging in capacitive desalination
EP2692698A1 (en) A method and an apparatus to remove ions
Zhong et al. Sustainable production of lithium acetate by bipolar membrane electrodialysis metathesis
KR101759158B1 (ko) 복합형 탈염 장치
EP2351137B1 (en) Energy generating system and method therefor
Gifford et al. An innovative approach to continuous electrodeionization module and system design for power applications
JP2017505229A (ja) 水からイオンを除去するための装置およびその装置を作製する方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20170401