[发明专利]太阳能光热驱动海水脱盐及离子电渗发电系统及方法

说明书

公开了太阳能光热驱动海水脱盐及离子电渗发电系统及方法，系统中，第一溶液室内设有浸入海水的第一电极，第二溶液室经由阳离子选择性纳米薄膜连接所述第一溶液室，第三溶液室内设有浸入海水的第二电极，第三溶液室经由阴离子选择性纳米薄膜连接所述第二溶液室，可调节遮光板遮挡所述阳离子选择性纳米薄膜形成阳光照射的第一预定部分和遮挡阴离子选择性纳米薄膜形成阳光照射的第二预定部分，使得阳离子选择性纳米薄膜和阴离子选择性纳米薄膜分别处于非对称光照下以产生温度梯度。

技术领域

本发明涉及海水淡化及能源转化利用技术领域，特别是一种太阳能光热驱动海水脱盐及离子电渗发电系统及方法。

背景技术

太阳能作为一种清洁高效的可再生能源在众多领域中都有着极为重要的应用。然而如何充分利用太阳能，提高其利用效率，仍旧是目前解决能源紧张问题的重中之重。太阳能利用方式主要有三种：光热转换、光电转换以及光化学转换。而太阳能光热转换的其中一个很重要的应用就是利用太阳能光热蒸发进而冷凝得到淡水，也是解决淡水不足问题的重要方式。基于此，各种二维、三维光热材料及光热结构的研究层出不穷。也为提高太阳能光热蒸发海水淡化效率做出了重大贡献。但是太阳能光热蒸发过程也不可避免的存在一些问题。如水蒸发后，盐浓度过高可能产生结晶堵塞输水通道影响进一步的蒸发，而且集水时冷凝模块的并行无疑也增大了海水淡化的成本，这些都是制约太阳能应用及海水淡化的重要因素。因此，综合利用各种能源转化形式，探索新型经济高效的太阳能海水淡化方法，成为亟待解决的问题。

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光热驱动海水脱盐及离子电渗发电系统及方法，综合利用太阳能光热转化及反电渗析，通过二维光热纳米膜产生温度梯度驱动离子电渗发电的同时实现海水脱盐。本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

一种太阳能光热驱动海水脱盐及离子电渗发电系统包括，

第一溶液室，其内设有浸入海水的第一电极；

第二溶液室，其经由阳离子选择性纳米薄膜连接所述第一溶液室，其中，阳离子选择性纳米薄膜设有透光密封层；

第三溶液室，其内设有浸入海水的第二电极，第三溶液室经由阴离子选择性纳米薄膜连接所述第二溶液室，其中，阴离子选择性纳米薄膜设有透光密封层；所述第一电极和第二电极通过采集电流信号的信号采集器连接；

可调节遮光板，其遮挡所述阳离子选择性纳米薄膜形成阳光照射的第一预定部分和遮挡阴离子选择性纳米薄膜形成阳光照射的第二预定部分，使得阳离子选择性纳米薄膜和阴离子选择性纳米薄膜分别处于非对称光照下以产生温度梯度。

所述的太阳能光热驱动海水脱盐及离子电渗发电系统中，所述系统包括奇数个溶液室，所述阳离子选择性纳米薄膜和所述阴离子选择性纳米薄膜交替设置在相邻的溶液室之间。

所述的太阳能光热驱动海水脱盐及离子电渗发电系统中，所述的阳离子选择性纳米薄膜和/或阴离子选择性纳米薄膜所经由所述温度梯度引起吉布斯自由能差驱动离子定向输运产生离子电流。

所述的太阳能光热驱动海水脱盐及离子电渗发电系统中，所述的阳离子选择性纳米薄膜包括与所述第一溶液室和第二溶液室连通的纳米阳离子通道，阴离子选择性纳米薄膜包括与所述第二溶液室和第三溶液室连通的纳米阴离子通道。

所述的太阳能光热驱动海水脱盐及离子电渗发电系统中，所述的阳离子选择性纳米薄膜和/或阴离子选择性纳米薄膜包括具有光热效应的二维多层纳米薄膜。

所述的太阳能光热驱动海水脱盐及离子电渗发电系统中，所述二维多层纳米薄膜的厚度为5-15um，每层薄膜的厚度不超过10nm，层间距为1-2nm。