[发明专利]一种利用温差发电技术进行电化学连续除盐的方法有效

专利信息
申请号: 202010291497.2 申请日: 2020-04-14
公开(公告)号: CN111573787B 公开(公告)日: 2022-08-09
发明(设计)人: 陈福明;戴金鸿;梁梦君 申请(专利权)人: 华南师范大学
主分类号: C02F1/461 分类号: C02F1/461;H02N11/00;C02F103/08
代理公司: 广州专理知识产权代理事务所(普通合伙) 44493 代理人: 王允辉
地址: 510000 广东省广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 利用 温差 发电 技术 进行 电化学 连续 方法
【说明书】:

发明属于电化学除盐的技术领域,具体涉及一种利用温差发电技术进行电化学连续除盐的方法。所述连续除盐的方法为利用温差发电器两侧的温差发电材料温度的不同来产生电能,将其产生的电流加载到电化学除盐装置中,驱动除盐反应的进行,即将热能转化成电能为装置供电驱动电化学氧化还原过程进行除盐;解决除盐过程的能量消耗问题,所用原料易得,使用要求低,且对环境友好,具有可持续性利用的优势;可应用于海水淡化、移除负离子或有毒离子领域中,所述海水淡化包括海水除盐、所述有毒离子包括重金属离子。

技术领域

本发明属于电化学除盐的技术领域,具体涉及一种利用温差发电技术进行电化学连续除盐的方法。

背景技术

人口的持续增长和社会的快速发展使得全球水资源危机不断加剧,许多地区面临着淡水资源短缺问题,这关系到全人类的生存。海洋是个巨大的水源,其水量占全球97.5%,为了解决淡水资源短缺和水中有毒离子的移除问题,海水淡化被认为是最为有效的提供淡水的方法,其主要难度在于移除海水或水溶液中的离子。因为海水资源不受限制,海水淡化已经作为水资源供给的一种重要途径得到广泛认可。

迄今为止,应用范围较广的海水淡化方法有反渗透膜法、蒸馏法、电渗析法和电容法等。蒸馏法海水淡化目前主要在中东应用较为普遍,但能耗高,需要消耗大量燃料产生热能;反渗透膜法已非常成熟,具有工艺简单、除盐率高、制水成本低、操作方便、不污染环境等主要优点,但存在对水质要求较严格、需对原水进行预处理等缺点;电渗析过程工艺简单,除盐率高,操作方便,但是水回收率低,而且对不带电荷的物质如有机物、胶体、微生物、悬浮物等无脱除能力;电容法除盐是基于电极表面的电吸收和解吸作用从而去除盐水中的离子,是一种易操作、环保、低能耗的方法,但是除盐效果不佳而且除盐过程中可能还会产生污染。

上述四种海水淡化方法有一个共同的特点,就是需要消耗能量。因此开发一种除盐能力强,成本低,能耗低,环境友好的新型海水淡化技术来满足不断增长的用水需求和节能需求亟不可待。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题,本发明的目的是提供一种利用温差发电技术进行电化学连续除盐的方法,通过采用热电或光热电海水淡化技术,利用温度差产生热能进一步转化成电能,为除盐电池进行供电,本发明欲通过光照或者加热器制造温差达到海水淡化的目的,这对于当前海水淡化能耗过大,资源供应不足等问题具有十分重要的意义,因此,提供一种热电或光热电脱盐技术尤为关键。

本发明的技术内容如下:

一种利用温差发电技术进行电化学连续除盐的方法,所述连续除盐的方法为利用温差发电器两侧的温差发电材料温度的不同来产生电能,将其产生的电流加载到电化学除盐装置中,驱动除盐反应的进行,即将热能转化成电能为装置供电驱动电化学氧化还原过程进行除盐;

所述温差发电材料包括Bi2Te3、SnS、Ag2Te、Bi2Te3/Sb2Te3、AgSbTe2、方钴矿、硼碳材料、低热导率纳米材料、掺杂半导体材料、薄膜材料等,所述温差发电器的发电材料根据实际串联或并联提供所需要的电压电流;

所述温差发电器产生温差的方法包括,将温差发电器的高温端置于/靠近高温环境,或置于光照下,或覆盖/加在光热转换材料加强高温端光热转换;将温差发电器的低温端置于室温、风冷降温、散热片散热、冰浴等;

所述光热转换材料包括Ni foam、CNT、CNT/Ni foam、Au/CNT/Ni foam、Ag/CNT、Ag/CNT/Ni foam、石墨烯、聚吡咯、氮化钛等等;

所述温差发电器可通过控制高温端和低温端两侧的温差大小控制除盐电池装置的除盐效率,以达到不同的除盐效果;

所述温差发电器的热电转换效率取决于器件的热电优值系数Z:

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