[发明专利]太阳能取水发电装置及取水发电方法

说明书

本发明公开了一种太阳能取水发电装置及取水发电方法，该装置中，用于聚集太阳光的聚光冷却板封闭包围开口，海水水箱和聚光冷却板之间形成至少一个淡水收集通道；阳离子交换膜包括产生光电泊效应的半导体薄膜主体、设在半导体薄膜主体朝向聚光冷却板的第一侧的纳米颗粒和用于从第二侧输送海水到第一侧的毛细输水导管，半导体薄膜主体设有阳离子选择性通道，太阳光经由聚光冷却板照射阳离子交换膜以及纳米颗粒，使得第一侧的第一温度、第一海水浓度和第一电势高于相对于第一侧的第二侧的第二温度、第二海水浓度和第二电势，蒸发的海水冷凝后经由淡水收集通道进入淡水水箱，阳离子经由阳离子选择性通道从第一侧定向迁移到第二侧以形成离子电流。

技术领域

本发明涉及海水淡化和发电技术领域，特别是一种太阳能取水发电装置及取水发电方法。

背景技术

随着经济的不断发展和能源与环境问题的日益严峻，社会对电力的需求越来越旺盛，亟需开发可再生能源发电技术。另一方面，很多地区仍然面临着淡水资源紧缺的难题。将太阳能利用技术用于发电，既能缓解目前化石能源不断枯竭的现状，又能满足持续增加的电力需求。此外，海洋不仅提供了各种形式的能量，包括盐差能、风能、波浪能、潮汐能等，同时也是巨大的水资源宝库，将海水淡化是水资源利用的开源增量技术，可获得满足人类需求的淡水资源。因此，基于太阳能热利用，通过半透膜和电化学设备等不同方法将海洋蕴藏的能量用于海水淡化和发电，将是未来的重点研究方向和重要的工业生产技术。

目前利用太阳能发电的方式主要分两种，一种是光-热-电分步转化方式，如塔式、槽式和碟式三种太阳能光热发电站系统，建设成本很高，发电效率极低；另一种是光-电直接转化方式，如基于光伏效应的光伏电池，虽已商业化应用，但仍存在效率低，污染高，能耗高等缺点。另一方面，目前主流的海水淡化方法主要有两种，一种是反渗透法，需要高压设备，需要定期清洗膜结构，原水利用率不足80％；另一种是蒸馏法，设备结构复杂，操作成本高，占地面积大。

因此，为实现高效光电转化和简化海水淡化系统操作流程，现有许多不同的改进方案。如合理设计聚光器结构以吸收更多太阳光，完善控制设备实现不同流程间的相互通信。然而上述改进方案系统复杂，且发电和海水淡化环节分离，导致能量损失较多，限制了能源转化效率以及最终的发电效率和海水淡化效能。

背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种太阳能取水发电装置，通过太阳能热利用同时实现海水蒸馏冷凝和发电，提升了太阳能利用的整体效率。本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

一种太阳能取水发电装置包括，

海水水箱，其储存海水，所述海水水箱设有朝向太阳光的开口；

淡水水箱，其储存冷凝后的淡水；

冷凝取水单元，其包括聚光冷却板和淡水收集通道，用于聚集太阳光的所述聚光冷却板封闭包围所述开口，所述海水水箱和所述聚光冷却板之间形成至少一个淡水收集通道，所述淡水收集通道液体连通所述淡水水箱；

发电单元，其漂浮于所述海水表面，所述发电单元包括，

阳离子交换膜，其包括产生光电泊效应的半导体薄膜主体、设在所述半导体薄膜主体朝向聚光冷却板的第一侧的纳米颗粒和用于从第二侧输送海水到第一侧的毛细输水导管，所述半导体薄膜主体设有阳离子选择性通道，

外电路，其包括分别设在第一侧的第一电极和设在第二侧的第二电极，其中，太阳光经由所述聚光冷却板照射所述阳离子交换膜以及纳米颗粒，使得第一侧的第一温度、第一海水浓度和第一电势高于相对于第一侧的第二侧的第二温度、第二海水浓度和第二电势，蒸发的海水冷凝后经由所述淡水收集通道进入所述淡水水箱，阳离子经由所述阳离子选择性通道从第一侧定向迁移到第二侧以形成离子电流，外电路的电子从第一电极流向第二电极生成电流。