[发明专利]一种收集环境低品位能源发电的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境能量利用系统，尤其涉及一种利用毛细力以及纳米通道双电层效应的收集环境低品位能源发电的装置。

背景技术

在能源形势以及环境污染日趋严峻的背景下，寻求清洁高效的能量转化方式是当前能源研究工作的核心内容，特别是低品位能量的回收利用越来越受到人们的关注。我们生活的环境中存在大量的能量，包括风能，太阳能和热能等。现今利用太阳能发电的主要方式是光伏发电和太阳能热发电，而利用风能发电主要是利用风机。太阳能发电和风能发电都存在时有时无，不能连续供电的问题，因此很难实现大规模并网。其中一种较为可能的解决方法是风光互补，风光互补现仍然处于研究阶段，仍有很多棘手问题需要解决。

纳米通道双电层发电是一种利用固体表面双电层效应进行能量转换的发电方式，其工作原理如图1所示，在溶液中，固体表面由于自身的表面能从溶液中选择性地吸附某种离子而带电，从而在固体表面形成一定的电势分布。使得带电表面附近的液体中大多是与固体表面电荷数量相等但符号相反的反离子。带电表面和反离子构成双电层，双电层厚度为0.2到20纳米。纳米通道双电层发电利用固体表面在电解质溶液中形成的双电层，使得电解质溶液在流过纳米通道时只允许一种电性的离子通过，从而形成正负电子的分离，单种电荷的定向移动则形成电流，从而产生电能。

此前所有的纳米通道双电层发电系统以高品位的压力能为动力驱动电解质溶液流过纳米通道，但由于纳米通道双电层发电方式本身的效率低，因此这种方法需要消耗大量的高品位的压力能，在实际应用上有巨大的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种收集环境低品位能源发电的装置。该装置利用毛细力代替高品位的压力来驱动电解质溶液通过纳米通道发电，并利用水的蒸发自动收集环境中各种低品位能量(包括热能，风能，光照)来维持源源不断的毛细驱动力，从而达到收集环境中各种能量发电的效果。

本发明所采用的技术方案是：

一种收集环境低品位能源发电的装置，它包括进液管和储液室，储液室向上的表面为蒸发膜，进液管和储液室通过纳米通道连接；进液管中有Ag电极，储液室中有Ag₂CO₃或AgO电极，Ag电极和Ag₂CO₃或AgO电极通过导线连接负载或储能装置。

工作时，进液管和储液室中充满碳酸溶液。

纳米通道可以是单根纳米管道，也可以由多根纳米管道集成而成。

所述的蒸发膜布有纳米或微米尺度的通道，储液室中的碳酸溶液通过毛细力吸进这些通道并蒸发。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)利用毛细力代替高品位的压力驱动纳米通道双电层发电系统，并利用环境中各种低品位能量包括热能，风能，光照来促使水在毛细液面的蒸发，维持源源不断的毛细抽吸力，从而使得该系统能够同时收集利用环境各种低品位能量发电。

(2)系统中使用碳酸溶液作为工作介质，当碳酸在气液界面下浓度升高时，会自动分解生成二氧化碳析出，使该系统既可以有效的二次利用二氧化碳，又可以持续不间断的工作。

附图说明

图1为纳米通道双电层发电工作原理图。

图2为本发明的结构示意图。

其中：1-碳酸溶液、2-进液管、3-Ag电极、4-纳米通道、5-Ag₂CO₃或AgO电极、6-蒸发膜、7-储液室、8-负载或储能装置。

图3为发电装置发电功率与风速关系曲线图。

图4为发电装置风能利用效率与风速关系曲线图。

图5为发电装置发电功率与温度关系曲线图。

图6为发电装置发电功率与光照强度关系曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

实施例1

参见图2，一种收集环境低品位能源发电的装置，它包括进液管2和储液室7，储液室7向上的表面为蒸发膜6，进液管2和储液室7通过纳米通道4连接；进液管2中有Ag电极3，储液室中有Ag₂CO₃或AgO电极5，Ag电极和Ag₂CO₃或AgO电极通过导线连接负载或储能装置8。