[发明专利]基于相变材料和太阳能光热的盐差循环发电系统及方法

说明书

本公开揭示了一种基于相变材料和太阳能光热的盐差循环发电系统，包括：溶液供给装置、发电装置和电能输出装置，其中，溶液供给装置提供高、低浓度的海水作为发电装置的盐差来源；发电装置实现昼夜循环的盐差发电效果；电能输出装置将电能进行储存，一部分对内提供泵功，一部分作为系统输出。本公开还提供一种基于相变材料和太阳能光热的盐差循环发电方法。本公开利用光热效应提高溶液温度，同时利用相变材料储热，在缺乏太阳辐射时放热以维持高温环境，进而维持阳离子的定向迁移速率，储热放热能够反复进行，从而实现低成本、连续的电能输出增益。

技术领域

本公开属于发电技术领域，具体涉及一种基于相变材料和太阳能光热的盐差循环发电系统及方法。

背景技术

太阳能是一种清洁、廉价的可再生能源，具有分布范围广、能量密度高、贮藏量大等优点，其利用方式主要包括：光热转换、光电转换以及光化学转换。在海洋附近，太阳能光热转换被广泛应用于海水淡化等领域。海水与淡水间的化学电位差蕴藏着巨大的能量，利用海水和淡水进行交汇发电的方式被称为“蓝色能源”，当浓度不同的海水被离子选择膜隔开时，离子定向流动、电极和外电路形成闭合回路，盐差能转换成电能。相变材料由于潜热大、均温性好、相变可逆等特点，被广泛应用于蓄热、节能、温度控制等领域。

近年来，盐差发电技术发展迅速，主要着眼于离子选择膜材料与结构设计、发电装置结构设计等领域，用于提高盐差发电效率和功率密度，并有利用太阳能增效盐差发电的发电方法的提出。然而，无论一维二维还是三维结构，各种离子选择膜虽然能够提高电渗发电系统的功率密度，但也极大地增大了系统成本，同时存在使用寿命等方面的问题，因此不利于工程化应用。同时，各种利用太阳能增效盐差发电的发电装置和系统，由于太阳光照射的间歇性和不稳定性，在黑暗或雨天等条件下将无法持续进行增效。因此，需要稳定、高效、持续的电渗发电装置和发电方法。

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

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种基于相变材料和太阳能光热的盐差循环发电系统及方法，通过利用太阳能的光热效应以及相变材料的蓄热、放热特性，能够实现连续性的电渗发电增效和昼夜循环的发电性能，提高整个系统的发电功率密度。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种基于相变材料和太阳能光热的盐差循环发电系统，其特征在于，所述系统包括：

发电装置，所述发电装置包括存储有高浓度溶液的第一腔室和存储有低浓度溶液的第二腔室，所述第一腔室和第二腔室之间设置有纳米多孔离子选择膜，第一腔室内的阳离子在溶液浓度差的作用下通过纳米多孔离子选择膜定向迁移至第二腔室，形成离子通量；同时，所述第一腔室内设置有第一电极，所述第二腔室内设置有第二电极，第一电极上的电子经外电路流向第二电极形成电流。

所述系统还包括相变材料室，所述相变材料室位于所述第一腔室和第二腔室的外侧，所述相变材料室内设置有相变材料，所述相变材料在相变过程中通过反复的蓄热以及放热，为所述第一腔室和第二腔室提供热能以维持阳离子的定向迁移速率实现循环发电。

优选的，所述第一腔室内设置有第一光热转换结构，所述第二腔室内设置有第二光热转换结构，所述第一光热转换结构以及第二光热转换结构用于将太阳能转换为热能。

优选的，所述第一腔室内还设置有第一导热多孔结构，所述第二腔室内还设置有第二导热多孔结构，所述第一导热多孔结构和第二导热多孔结构用于将所述热能分别传导至第一腔室和第二腔室内，以提高溶液的绝对温度。

优选的，所述相变材料室上设置有高透光绝热层。

优选的，所述相变材料为复合相变材料。