[发明专利]太阳能驱动毛细力和温差协同增效的盐差发电系统及方法

说明书

公开了一种太阳能驱动毛细力和温差协同增效的盐差发电系统及方法，太阳光可持续不断地为系统提供热量，毛细作用可以使溶液自发的逆重力向上输运。该系统中太阳能海水蒸发模块产生淡水和浓缩海水供发电模块使用，维持发电模块两个腔室的浓度差。发电模块毛细芯内的毛细力使溶液逆重力运输至表面蒸发，吸收太阳光热量并进行热传导，使第一浓度腔室温度高于第二浓度腔室，同时第二浓度腔室浓度高于第一浓度腔室，在温差Soret效应、浓度梯度和阳离子选择性膜内部毛细力三者协同作用下，阳离子经由阳离子选择性膜，从第二浓度腔室定向迁移至第一浓度腔室，不断有电能输出至外电路。

技术领域

本发明涉及发电技术领域，特别是一种太阳能驱动毛细力和温差协同增效的盐差发电系统及方法。

背景技术

太阳能是取之不尽、用之不竭的洁净能源，太阳能发电方式可分为太阳能光伏发电和太阳能光热发电。太阳能光伏发电安全可靠、能源质量高，但照射的能量分布密度小，发电成本高。太阳能光热发电可实现储能和连续发电，但在我国仍处于技术创新与改进阶段。此外，海洋蕴含巨大的能量储备，包括波浪能、潮汐能、海洋温差能和盐差能等形式，是常见的可再生能源，有望取代传统的化石能源。但海水温差发电由于深海管路铺设这一挑战无法克服，难以商业应用。潮汐发电受潮汐涨落规律限制，且建造费用昂贵。海水和河水被具有离子选择性的隔膜隔开时，海水和河水的盐差能可通过离子扩散转化为电能，但这种盐差发电方式具有极大的地域限制。

因此，为实现高效光电转化和提高发电效率，现有许多不同的改进技术方案。如专利CN110932600A利用太阳光热量加热溶液，设计了一种基于温差驱动离子定向迁移的发电方法，然而温差是其唯一驱动力，无法维持稳定的电能输出且发电过程不可持续。又如专利CN110980850A利用海水中离子的跨膜电势差、跨膜浓度差以及离子热扩散三者共同作用，设计了一种海水发电和淡水获取装置，然而自然蒸发较慢，形成的浓度差不足，无法保证电能输出的稳定性，因此最终的发电性能仍有进一步提升的空间。另一方面，太阳能光热蒸腾作用可维持微通道内强烈的毛细力持续存在，将其用于协同驱动离子跨纳米膜通道运输，可显著改善离子电流的持续性和稳定性，极大提高盐差发电效率。

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太阳能驱动毛细力和温差协同增效的盐差发电系统及方法，通过太阳能海水蒸发为盐差发电提供淡水和浓缩海水，提高整个系统的工作效率，实现绿色能源的充分利用。本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

一种太阳能驱动毛细力和温差协同增效的盐差发电系统，其包括太阳能海水蒸发模块和发电模块，

所述太阳能海水蒸发模块包括：

海水水箱，其储存海水，其上部设有用于冷凝水蒸气的第一集水流道，

第一聚光器，具有聚光作用的第一聚光器设在所述海水水箱上方，

淡水水箱，其用于储存经所述第一集水流道和第二集水流道冷凝而成的淡水；

发电模块包括：

第一浓度腔室，其容纳第一浓度范围的第一溶液且下部设有溶液液位传感器、第一浓度传感器和测量第一温度的第一温度传感器，其上部设有用于吸收太阳光热量并进行热传导的毛细芯，且毛细芯内的毛细力使第一溶液克服重力输送至其上表面，所述第一浓度腔室经由第一进口阀可开闭地连通所述淡水水箱，

第二聚光器，具有聚光作用的第二聚光器设在所述毛细芯上方以蒸发所述毛细芯输送的第一溶液，

第二集水流道，其设在所述第二聚光器和所述毛细芯之间且连通所述淡水水箱，以将所述第一溶液蒸发的水蒸气冷凝并输送到所述淡水水箱，