[发明专利]一种常温热发电方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于能源及电力技术领域，特别涉及一种常温热发电方法及其装置。

背景技术

现有的热发电主要是火力发电，属于物理发电。为了利用煤或者石油这样的燃料来发电，必须先燃烧煤或者石油。它们燃烧时产生的能量可以对水加热而使之变成蒸汽，蒸汽则可以用来使汽轮发电机组的磁场在定子线圈中旋转。这样就产生了电流。换言之，我们是把燃料的化学能转变为热能，然后把热能转换动能，最后转换为电能。在这种双转换的过程中，许多原来的化学能浪费掉了。还有可能把化学能直接转换为电能，而无需先转换为热能。为此，我们必须使用电池。这种电池由一种或多种化学溶液组成，其中插入两根称为电极的金属棒。每一电极上都进行特殊的化学反应，电子不是被释出就是被吸收。 一个电极上的电势比另一个电极上的大，因此，如果这两个电极用一根导线连接起来，电子就会通过导线从一个电极流向另一个电极。这样的电子流就是电流，只要电池中进行化学反应，这种电流就会继续下去。在某些情况下，当一个电池用完了以后，人们迫使电流返回流入这个电池，电池内会反过来发生化学反应，因此，电池能够贮存化学能，并用于再次产生电流。汽车里的蓄电池就是这种可逆电池的一个例子。在一个电池里，浪费的化学能要少得多，因为其中只通过一个步骤就将化学能转变为电能。然而，电池中的化学物质是有限的，不断提供反应物就是可以不断放出电流。于是人们设计的燃料电池，燃料电池以可与氧气反应的物质作为“燃料”，与空气中的氧气发生氧化还原反应释放电能，具有发电效率高、环境污染少等优点。但是也有许多缺点，燃料电池对空气制量要求严格，且需要不断提供燃料，以氢氧燃料电池为例，氢气的来源并不溶液，多数氢气来源于氯碱工业，是水电解产生，我们用电制氢，用氢发电，显然有大量的浪费；另外燃料电池电池使用铂金催化剂，价格昂贵且技术要求严格，不可能大规模应用。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种可常温发电、能量利用率高、清洁高效的常温热发电方法及其装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：

    在水溶液中采用铂催化氧气氧化氢卤酸反应输出电能，电流通过导线引出，反应产物为卤素和水，卤素继续和水反应生成氢卤酸和次卤酸，采用活性炭催化次卤酸分解，反应常温自发吸热，产物为氢卤酸和氧气，从而将产物转化成反应物，反应物持续发生氧化还原反应，向外输出电流；其反应原理如下所示：

放电反应：

正极：O₂+ 4H⁺+ 4e^- = 2H₂O

负极： 4X^- = 2X₂ + 4e^-

总反应：4X^- + O₂+ 4H⁺ = 2H₂O^- + 2X₂

恢复反应：

X₂+ H₂O = H X + H X O

2H X O = 2H X + O₂

其中，所述氢卤酸为氢氯酸或氢溴酸，所述次卤酸为次氯酸或次溴酸，所述卤素为氯气或溴气，反应式中X为Cl或Br。

具体的，采用上述的常温热发电方法的质子交换膜发电装置，其特征在于：该发电装置包括发电系统和恢复系统，发电系统中间为质子交换膜，质子交换膜将发电系统分为正极室和负极室，质子交换膜的正极室一侧设有表面带有催化剂的载铂碳纸正极，负极室内设有载铂碳纸负极，载铂碳纸负极与质子交换膜之间设有多孔隔板；所述恢复系统为管状，内部设有颗粒活性炭层，所述恢复系统内设有水泵，水泵通过管道通向负极室，负极室的多孔隔板设有与恢复系统的连接的通道，所述恢复系统的上开口与正极室连接。

具体的，采用上述的常温热发电方法的石棉隔膜发电装置，其特征在于：该发电装置包括金属外壳、碳纤维板、石棉隔膜、石墨电极、四氟乙烯绝缘层，所述金属外壳内壁设有碳纤维板，所述石墨电极设在装置中部，石墨电极的底部与金属外壳之间设有四氯乙烯绝缘层，石墨电极外设有负极填充层，负极填充层外设有石棉隔膜将负极填充层与碳纤维板里面装有的载铂多孔石墨隔开；所述负极填充层为不溶性氯化物或不溶性溴化物粉、活性炭粉和石墨粉的混合物，不溶性氯化物或不溶性溴化物可以是氯化银、溴化银、氯化铅、溴化铅。