[发明专利]一种利用植物蒸腾作用进行发电的装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种利用植物蒸腾作用进行发电的装置，属于新能源领域。

背景技术

随着人们生活水平的飞速发展，人类消耗了地球上大量的能源资源，地球能源形势以及环境污染日趋严峻，因此，为了保证能源的顺利供应，实现能源的可持续利用，发展新能源、大力开发可再生能源是我们的必然选择。我们生活的环境中存在大量的能源，如锅炉余热、工业废热等低品位能源以及太阳能、风能等可再生能源。锅炉余热由于温度太低，很难直接利用，一般是供居民取暖，效率非常低，而工业废热更是直接排到环境中，白白浪费，还造成了热污染。目前太阳能发电的主要方式是光伏发电和太阳能热发电，风能发电主要是利用风力发电机组发电。但是由于太阳能和风能都存在时有时无的问题，并且能源密度较低，很难实现连续稳定供电，要想实现大规模并网，其技术要求和造价成本都非常高。目前一种较为可能解决的方法是风光互补，但由于处在研究阶段，还有很多棘手的问题需要解决。因此，寻找一种清洁高效的能源转换方法，实现低品位热能和可再生能源的回收利用意义重大。

基于纳米孔道的能源转换体系是近年发展起来的一种能源转换新方法，其主要原理是利用材料纳米尺度上特有的物理化学性质，当使用外部机械压力将电解质流体强行推过纳米孔道时,只允许一种电性的离子通过，从而产生电能。然而，由于本身发电效率的限制，需要消耗大量的高品位压力能，在实际应用上具有很大的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用植物蒸腾作用进行发电的装置。

本发明的利用植物蒸腾作用进行发电的装置，它包括输液管，输液管中间有隔板将输液管分成上腔和下腔，隔板中间开有小孔，小孔内部安装有纳米多孔膜，纳米多孔膜上分布有大量的纳米通道，输液管的上腔和下腔通过所述的纳米通道连通；在纳米多孔膜两侧设置有能与溶液中离子进行电极反应的电极对，所述电极对通过导线与输液管外部的储能装置或负载连接； 

通过密封塞将植物固定在输液管上腔的顶部，同时植物根系浸没在上腔的液体里；所述输液管的下腔与储液池连通，所述储液池内存贮植物营养液。

所述的植物营养液中各种元素成分根据所用的蒸腾植物进行配制，一般含有N、P、K、Mg、Na、S、Fe、B或Mn等元素。

所述的纳米多孔膜可以为氧化铝纳米多孔膜、多孔玻璃纤维或者氧化硅纳米多孔膜。

所述的植物可以为大叶广玉兰。

植物通过蒸腾作用使溶液保持一定的速率蒸发，从而提供源源不断的驱动力。随着蒸腾作用的进行，输液管上腔会产生低压，在纳米通道上下腔就会形成压差，驱动带有某种离子浓度的植物营养液流经纳米通道。

由于纳米通道本身所具有的特性，只允许一种电性的离子通过，随着植物蒸腾作用的进行，就会在纳米通道的两端形成异种电荷的离子聚集区。电极对在离子聚集区内发生强烈的电极反应（如采用Ag和AgCl电极对，营养液中有NaCl溶质，Ag电极上发生反应：Ag+Cl^-→AgCl+e^-，AgCl电极上发生反应：AgCl+e^-→Ag+Cl^-），从而产生源源不断的电子，电子的单向移动形成电流，通过与外部电路的连接将电能供应给储能装置或外部负载。

本发明基于纳米孔道发电原理，通过利用植物的蒸腾作用驱动电解质溶液流过纳米通道进行发电，植物的蒸腾作用可以自动地收集环境中的风能、太阳能等转化为可以对外输出的电能。它为清洁，高效，稳定地收集和利用环境中各种品味的能量以及研究植物的生长特性提供了一种新思路，具有具大的前景。

   本发明的有益效果在于：

1、利用植物蒸腾作用产生的巨大抽吸力作为驱动力，驱动纳米通道进行发电。可以同时收集环境中各种品味的能量（如风能、太阳能、热能等）转换为可以利用的电能输出。

2、本发明可以作为一种植物传感器，研究不同生长环境下各种植物蒸腾作用的快慢，从而进一步研究植物自身生长对各种外界条件的响应。

3、本发明可以大面积运用在无土培养技术中，直接使用植物营养液作为工质，不消耗额外物质与能量就可以实现农产品与电能的联产。

4、本发明无任何转动部件，结构简单，稳定可靠，无污染无噪音，对环境十分友好。

附图说明

图1，本发明发电装置的结构示意图，其中，1-储液池，2-隔板，3-电极对，4-密封塞，5-植物，6-上腔，7-纳米多孔膜，8-储能装置或负载，9-输液管。

具体实施方式