[发明专利]一种利用渗透能发电的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用渗透能发电的装置，是采用自制正渗透膜及膜组件发电的装置。

背景技术

随着全球经济的发展，能源与环境问题逐渐加剧，绿色能源受到越来越多的关注。1954年，R.E.Pattle率先提出了盐度差能源的概念，也称之为渗透能；据统计，全球的渗透能大约1655TWh/年。目前能够将渗透能提取出来的技术主要有两种：基于渗透原理的减压渗透和利用透析原理的反电渗析，近来欧洲及美国正在对减压渗透发电进行深入的研究。

渗透能发电是根据大自然不断寻求平衡的法则，利用液体的不同浓度来产生电力，是继风力、太阳能发电之后又一新型的环保发电技术，且不受天气的影响。减压渗透发电原理为：当海水和淡水分别流过半透膜的两侧时，淡水就会在渗透压的作用下透过半透膜到达海水侧，并使得海水侧压力升高，通过能量转换装置可以将大量的混合自由能转变为电能。

膜分离技术是一种高效的分离、浓缩、提纯及净化技术，在近年来发展迅速，已在化工、生物、医药、食品、环境保护等领域得到广泛应用。与蒸馏、蒸发、结晶等常规分离方法相比，膜分离具有能耗低、过程简单、环境友好等优点，被列为21世纪重点发展的高新技术之一。目前膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤、反渗透、正渗透、电渗析、气体分离膜等，其中应用于海水淡化的正渗透过程具有能耗低和抗污染等特点，应用前景十分广阔。正渗透是指水或其它溶剂透过天然或人造的半透膜，由低溶质浓度侧传递到高溶质浓度侧的过程，是自然界中广泛存在的一种物理现象，近年来，正渗透技术在国内外正受到越来越多的关注和重视，相关的研究和应用快速发展。

本发明提供一种利用渗透能发电的装置，本实验室自制正渗透膜是该装置膜组件的核心，其性能直接关系发电效率，本装置的膜组件有效的消减了浓差极化，提高了发电效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用渗透能发电的装置，是采用自制正渗透膜及膜组件发电的装置。

本发明的技术方案是利用渗透能发电，其装置主要由膜组件，压力交换器，发电机构成，其特征在于海水经输送泵(1)进入压力交换器升压，而后经压缩泵(3)调至所需压力进入膜组件的微滤膜(4)管程，然后海水在压差作用下透过微滤膜(4)进入膜组件壳程；同时将淡水经输送泵(5)引入膜组件的渗透膜(7)管程内，淡水在海水渗透压的作用下透过渗透膜进入膜组件壳程；通过流量调节阀(8)，壳程内的高压稀释海水一部分进入压力交换器用于压力交换，另一部分进入管路(10)内用于发电。

所述的膜装置壳程流动的是仍具有较高渗透压的高压稀释海水，海水操作压力不得高于渗透压，以使得淡水不断从低压侧进入高压侧海水。

所述的膜组件由中空纤维正渗透膜和中空纤维微滤膜并联组成，可有效消减浓差极化现象。

所述的发电后稀释海水的压力为常压。

所述的进入压力交换器的高压稀释海水经压力交换后压力为常压

所述的发电量与膜性能密切相关，膜渗透通量越高，盐截留率越高，发电效率越高。

所述的管路(10)内高压稀释海水的压力越高、流量越大，则发电量越大；压力高往往导致正渗透过程的推动力减小，则流量减小；所以该装置中管路(10)内的高压稀释海水的压力和流量是负相关关系，实验条件需要根据膜性能进行优化已达到最优发电。

本发明提供一种利用渗透能发电的装置，正渗透膜是该装置的核心，其性能直接关系发电效率，本装置的膜组件具有消减浓差极化功效，提高了发电效率。

附图说明

图1渗透能发电装置图。

图中：(1)-海水输送泵；(2)、(8)、(9)-流量调节阀；(3)-压缩泵；(4)-微滤膜；(5)-淡水输送泵；(6)-流量计；(7)-正渗透膜；(10)-管路；箭头方向为液体流动方向。

具体实施方式

下面以实施例具体说明与本发明有关的实施方案，仅仅是用来说明本发明的实施方案的有限例子，并不限制本发明的范围。本发明的全部范围体现在前面的各项权利要求中。

实施例1

参见图1，正渗透膜(7)采用自制的正渗透膜，其面积10m²；海水盐质量浓度为3％、流量为200L/h。调节流量控制阀至水流(10)的流量为200L/h，水流(10)的压力为1MPa，功率相当于50J/s；泵总能耗功率为15W。

实施例2