[发明专利]一种热喷射电和氢气联产装置

说明书

技术领域

本发明涉及能源技术领域尤其涉及一种利用双电层效应收集环境 热能进行发电和制作氢气的装置。

背景技术

随着世界经济和人类文明的不断发展，能源供需矛盾和环境污染 问题日益突出，这给社会的可持续发展和人类的生存带来了严重问 题。目前许多国家正在加紧太阳能、风能、生物能、氢能、海洋能和 地热能等新能源的开发和利用。其中，氢气作为一种绿色能源，具有 能量密度高、资源丰富、对环境无污染等优点，在未来能源结构中占 有重要的地位。在过去几十年，人们为氢能的开发和利用一直进行着 不懈的努力，到现在为止已经有将近90种制作氢气的方法。总体来 看，各种矿物燃料制氢仍然是目前制氢的主要方法，但其储量有限， 且制氢过程会造成环境污染。从长远来看，以水作为原料制取氢气是 最有前途的方法，原料取之不尽，而且氢燃烧放出能量后又生成产物 水，不造成环境污染。电解水制氢是目前比较常用的方法，但是由于 消耗大量电能，制氢成本非常昂贵。因此，开发清洁高效的制氢方法 十分重要。

环境中存在大量的低品位热能(<100℃)，如工业生产过程中排 放的废热、微生物代谢释放的热量，以及太阳辐射热能和地热能等。 如何将这部分能量转化成可以方便利用的能源一直是个难题。利用热 电技术将这部分热能转化成电能是一种可行的方法，虽然近年来在热 电优值(ZT)提高方面取得了一定的进展，但是在低温环境下，固体 材料的ZT值仍然受到了极大限制，当温度低于100℃时，ZT值只能 达到1.5。而且先进的热电材料制造困难，价格昂贵，热电技术要普 遍使用还有待更先进的技术突破。

随着纳米技术的不断发展，利用微纳米通道来进行能量转换的方 法引起了大家的关注。其主要原理是利用材料纳米尺度上特有的物理 化学性质，当使用外部压力将电解质流体强行推动流过微纳米孔道 时，微纳米孔道只允许一种电性的离子通过，从而产生电能。基于这 种发电原理的能量转换装置最常见的是：利用具有微纳米孔道的材料 将液体隔开，采用压力对其中一侧的液体进行加压来发电。但是随着 这种发电装置的不断运行，会在微纳米孔道的两侧会形成离子聚集 区，从而产生附加电场，造成离子回流，导致发电效率非常低。采用 微喷射的方法可以将液体回流隔断，从而大大提高发电效率，同时还 能产生氢气。但是由于需要较高的压力来驱动，在实际应用中受到一 定的限制。由于水具有巨大的热膨胀系数，利用环境热能就可以产生 巨大的压力来进行发电，同时制作氢气。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种热喷射电和氢气联产装 置，可以利用电厂余热、太阳能和地热能等环境热能，直接将水分解 制作氢气，同时产生电能。

本发明所采用的技术方案如下：

一种热喷射电和氢气联产装置，其特征在于：包括储液池(6)、喷嘴 (2)和金属板(1)，所述喷嘴(2)和储液池(6)通过喷管(3)连 接；所述金属板(1)位于喷嘴(2)下方；所述储液池(6)的侧壁 上或喷管(3)上设置有加热单元(4)；所述喷嘴(2)具备导电性能； 工作时，储液池(6)和喷管(3)中充满电解质溶液(5)。

所述喷嘴(2)为具备微米或纳米级别的单孔结构或多孔微纳米膜。

所述加热单元(4)为可以收集环境热能的加热装置，如太阳能、电 厂余热等。

所述喷嘴(2)的材料为导电材料或其表面设置有导电涂层。

所述金属板(1)的材料为铜或不锈钢或银。

所述导电材料或导电涂层的材料可以为铜或不锈钢或银。

所述电解质溶液(5)为水或带有氢离子的酸或带有氢离子的盐溶液。

所述金属板(1)和喷嘴(2)之间的距离为3mm-1cm。

更优选的所述金属板(1)和喷嘴(2)之间的距离为3mm-5mm。