[发明专利]一种太阳能驱动光热-盐差发电耦合增效的界面蒸发系统

说明书

本发明提出了一种太阳能驱动光热‑盐差发电耦合增效的界面蒸发系统包括聚光膜、太阳能光热膜、盐差发电模块以及收集储存装置，太阳能光热膜蒸发海水，从而使盐差发电模块的离子渗透膜两侧溶液产生浓度差，盐差发电模块利用该蒸发过程产生的浓度差进行发电，并将电能原位反馈焦耳加热太阳能光热膜，提升太阳能光热膜膜的蒸发温度，进而提高过程的蒸发效率；储存装置用于收集太阳能蒸发产生的蒸汽或冷凝水。与传统技术相比，本发明可通过太阳能蒸发耦合盐差发电技术显著增强太阳能光热转换与利用效率，可望规模化应用于海水淡化、余热利用以及可再生能源发电等领域。

技术领域

本发明属于可再生能源领域，特别涉及一种太阳能驱动光热-盐差发电耦合增效的界面蒸发系统。

背景技术

随着当今世界经济科技的发展以及人类社会的进步，能源与环境之间的矛盾日益激化，在世界范围内，各国政府都制定了可再生能源战略计划，以应对未来可能出现的化石燃料枯竭问题。太阳能作为一种新型能源，因具有清洁无污染、资源总量大且易获取、分布范围广泛等诸多优点而在众多领域中都有着极为重要的应用。但是目前为止对太阳能的利用并不充分，仍然存在不易存贮、利用效率低等缺陷。因此，如何充分利用太阳能使其发挥出最大的效率成为目前解决能量问题方法的重中之重。太阳能的利用形式有很多种，目前国际主流的太阳能利用方式有三种：光热转换、光电转换以及光化学转换。

通过蒸发水使得海水淡化是解决淡水不足的重要方式，也是太阳能光热转换的其中一个很重要的应用，该应用能够大量生产淡水以及各种盐类。太阳能光热膜吸热效果较好，常用做太阳能水蒸发与水盐分离的材料。但水蒸发后，盐浓度过高可能导致太阳能光热膜堵塞影响进一步的蒸发，而且只依靠太阳能光热膜吸收太阳能加热水的效率较低，无法满足实际需求，这些都是制约太阳能应用的重要因素。

利用太阳能进行海水蒸发使得淡水与盐分离是太阳能利用领域的重要应用之一，本发明是在该技术的基础上，利用太阳能蒸发水产生的盐度差进行盐差发电，再将产生的电能反过来作用到水的蒸发之上，来提高太阳能的蒸发效率。通过太阳能光热转换驱动和盐差发电的耦合作用实现系统的内部循环增益互补，达到提高光热转换效率与资源有效利用的目的。光热蒸发水产生的蒸汽以及凝结的盐均可进行收集，此蒸发系统在海水淡化、盐类生产等多个领域中有着广泛的应用前景。

发明内容

本发明提出了一种利用太阳能驱动光热-盐差发电耦合增效的界面蒸发系统，以太阳能为主要驱动力，辅以盐差发电技术，在不引入外部能量输入的情况下最大程度的提高整个系统的工作效率，实现绿色能源的充分利用。

一种太阳能驱动光热-盐差发电耦合增效的界面蒸发系统，包括聚光膜、太阳能光热膜、盐差发电模块和收集储存装置；所述聚光膜用于聚集太阳光；所述太阳能光热膜用于吸收太阳光中的热量以加热溶液；所述盐差发电模块利用加热溶液产生的浓度差产生电能并原位反馈焦耳加热所述太阳能光热膜；所述收集储存装置用于储存蒸发之后的液态水。

进一步，太阳能光热膜利用黑色纳米材料制备。

进一步，盐差发电模块包括离子渗透膜、电热片、导线、电极。

进一步，离子渗透膜两侧溶液由于水的蒸发导致浓度不同，在离子渗透膜的作用下产生浓度差，位于所述离子渗透膜两侧的所述电极及浓溶液和稀溶液形成原电池，利用所述浓溶液和稀溶液之间的浓度差进行盐差发电，产生的电能施加在所述电热片上，所述电热片进行电热转换变为焦耳热原位反馈到所述太阳能光热膜上。

进一步，电热片内置于所述太阳能光热膜内。

进一步，加热溶液产生的蒸汽在自然对流条件下向上运动，通过自然或机械冷凝装置使之凝结。

进一步，收集储存装置内置有冷凝系统，将蒸发的水蒸气快速冷凝成为液态水，并进行收集以及储存。

进一步，电热片由大阻抗材料制成。

本发明具有如下优点：