[发明专利]基于太阳能的海水蒸发取水发电装置及取水发电方法

说明书

本发明公开了一种基于太阳能的海水蒸发取水发电装置及取水发电方法，该装置中，淡水水箱经由集水流道密闭连通海水水箱，集水流道的高度高于海水表面以及淡水表面；阳离子交换膜包括产生光电泊效应的半导体薄膜主体、设在半导体薄膜主体朝向高透光平板的第一侧的纳米颗粒和用于从第二侧输送海水到第一侧的毛细输水导管，半导体薄膜主体设有阳离子选择性通道，太阳光经由高透光平板照射阳离子交换膜以及纳米颗粒，使得第一侧的第一温度、第一海水浓度和第一电势高于第二侧的第二温度、第二海水浓度和第二电势，蒸发的海水冷凝后经由集水流道进入淡水水箱，阳离子经由阳离子选择性通道从第一侧定向迁移到第二侧以形成离子电流。

技术领域

本发明涉及海水淡化和发电技术领域，特别是一种基于太阳能的海水蒸发取水发电装置及取水发电方法。

背景技术

作为一个正在大力开发的资源宝库，海洋不仅提供了各种形式的能量，包括盐差能、风能、波浪能、潮汐能等，同时也是巨大的水资源宝库。另一方面，海面和近海区域由于交通不便，位置偏远等不利因素，生产生活所需电力和淡水资源的获取却仍然困难。为了满足此类特殊环境条件下的供电和供水需求，目前已有各种技术正在开发或投入使用。

为了满足供电需求，需要从电网铺设远距离架空线路，或者直接使用柴油发电机发电，受环境条件限制且成本巨大。而为了满足供水需求，除了从内陆经交通线输送淡水外，一般都需要进行海水淡化。目前市场主流的海水淡化方法主要有两种，另一种是蒸馏法，设备结构复杂，操作成本高，占地面积大；一种是反渗透法，需要高压设备，需要定期清洗膜结构，原水利用率不足80％。这些因素都极大限制了海面和近海地区的水电供应。

另一方面，太阳能是取之不尽的能源，基于太阳能热利用技术，通过半透膜和电化学等方法，将太阳能用于大风速的海面和近海地区的发电和淡水获取，能够满足该特殊环境条件下的电力和淡水需求。

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

鉴于上述问题，本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于太阳能的海水蒸发取水发电装置，通过太阳能热利用同时实现海水蒸馏冷凝和发电，提升了太阳能利用的整体效率。本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

一种基于太阳能的海水蒸发取水发电装置包括，

海水水箱，其储存海水，所述海水水箱顶部设有朝向太阳光的高透光平板；

淡水水箱，其储存冷凝后的淡水，所述淡水水箱经由集水流道密闭连通所述海水水箱，所述集水流道的高度高于所述海水表面以及淡水表面；

发电单元，其漂浮于所述海水表面，所述发电单元包括，

阳离子交换膜，其包括产生光电泊效应的半导体薄膜主体、设在所述半导体薄膜主体朝向高透光平板的第一侧的纳米颗粒和用于从第二侧输送海水到第一侧的毛细输水导管，所述半导体薄膜主体设有阳离子选择性通道，

外电路，其包括分别设在第一侧的第一电极和设在相对于第一侧的第二侧的第二电极，其中，太阳光经由所述高透光平板照射所述阳离子交换膜以及纳米颗粒，使得第一侧的第一温度、第一海水浓度和第一电势高于第二侧的第二温度、第二海水浓度和第二电势，蒸发的海水冷凝后经由所述集水流道进入所述淡水水箱，阳离子经由所述阳离子选择性通道从第一侧定向迁移到第二侧以形成离子电流，外电路的电子从第一电极流向第二电极生成电流，

风扇，其设在所述淡水水箱中靠近集水流道的位置，所述风扇电连接所述外电路，

蓄电池，其电连接所述风扇和外电路。

所述的一种基于太阳能的海水蒸发取水发电装置中，当第一温度和第二温度的温度差、第一海水浓度和第二海水浓度的浓度差、和/或第一电势和第二电势的电势差处于预定范围时，阳离子选择性通道变窄到预定阈值范围内使得通道内仅通过阳离子。