[发明专利]一种光伏发电-海水淡化复合装置

说明书

本发明提供了一种光伏发电‑海水淡化复合装置，包括直接接触式膜蒸馏组件和聚光电池组件；所述聚光电池组件用于吸收部分太阳光发电，另一部分太阳光透过所述聚光电池组件进入所述直接接触式膜蒸馏组件；所述直接接触式膜蒸馏组件包括膜组件料液流道、掺杂有纳米颗粒的蒸汽透过膜、膜组件蒸汽流道；所述膜组件蒸汽流道与冷凝装置连接；所述膜组件料液流道与海水供给系统连通；所述膜组件料液流道内的蒸汽可通过掺杂有纳米颗粒的蒸汽透过膜进入所述膜组件蒸汽流道；所述掺杂有纳米颗粒的蒸汽透过膜吸收另一部分太阳光。本发明解决聚光太阳能电池的冷却问题和膜蒸馏海水淡化存在的温差极化导致膜通量降低的问题，实现光伏发电和海水淡化同时进行。

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，特别涉及一种光伏发电-海水淡化复合装置。

背景技术

21世纪人类对来自清洁能源的电能及纯净水源有着越来越强的需求，但是获得这些资源面临着巨大的技术挑战，尤其对中国这样的人口大国，电力和清洁水源也日趋渐紧，利用太阳能发电同时又供纯净水已成为研究的重要课题。

但是，由于缺乏有竞争力的装机成本和上网电价，光伏产业一直没有取得突飞猛进的发展。其中聚光光伏技术在提高光电转换效率、降低光伏发电成本被寄予厚望。聚光光伏系统通常采用高效的III–V族多结太阳能电池来发电，但是该电池可以把太阳光谱中的紫外和可见光波段高效转化为电能而对红外光波段利用很少使之转化为热，而且热量会随着聚光比的增加而增加。温度的升高会使太阳电池开路电压急剧降低以及转换效率的下降，长时间的高温还会缩短电池的使用寿命。另一方面由于构成电池组件的不同材料具有不同的热膨胀系数，长期热应力的作用会使组件结构永久破坏。因此，从根源上解决聚光太阳能电池的冷却问题以保证电池在较高效率下可靠工作，进而对降低光伏发电成本有重要意义。

膜蒸馏作为一种新型分离技术，具有操作温度低、设备简单、脱盐率高等特点，在海水淡化、苦咸水脱盐等过程具有良好的应用前景。另外，由于膜蒸馏过程所需的热源温度低，因此近年来利用太阳能等清洁能源驱动膜蒸馏提取纯净水已成为解决沿海地区或干旱少雨地区饮用水问题的一种有效方式。目前，太阳能驱动膜蒸馏技术大都通过太阳能集热器、盐梯度太阳能池和太阳能蒸发器等技术收集太阳辐射能，然后驱动膜蒸馏净化海水，很少有人把太阳光直接照射在膜组件上进行海水淡化。在这些膜蒸馏过程中，由于伴随的传热是从膜组件的料液侧到其渗透液侧，同时膜表面还存在边界层，所以温差极化极易产生，进而降低膜通量。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种光伏发电-海水淡化复合装置，以解决聚光太阳能电池的冷却问题和膜蒸馏海水淡化存在的温差极化导致膜通量降低的问题，实现光伏发电和海水淡化同时进行，达到太阳能全光谱利用的目的。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种光伏发电-海水淡化复合装置，包括直接接触式膜蒸馏组件和聚光电池组件；

所述聚光电池组件用于吸收部分太阳光发电，另一部分太阳光透过所述聚光电池组件进入所述直接接触式膜蒸馏组件；

所述直接接触式膜蒸馏组件包括膜组件料液流道、掺杂有纳米颗粒的蒸汽透过膜、膜组件蒸汽流道；所述膜组件蒸汽流道与冷凝装置连接，用于将蒸汽冷凝成淡水；所述膜组件料液流道与海水供给系统连通；所述膜组件料液流道与膜组件蒸汽流道之间设有掺杂有纳米颗粒的蒸汽透过膜，所述膜组件料液流道内的蒸汽可通过掺杂有纳米颗粒的蒸汽透过膜进入所述膜组件蒸汽流道；所述掺杂有纳米颗粒的蒸汽透过膜吸收另一部分太阳光，用于加热所述膜组件料液流道内的海水。

进一步，所述掺杂有纳米颗粒的蒸汽透过膜为掺杂有氧化铟锡纳米颗粒的聚偏氟乙烯膜或掺杂有氧化铟锡纳米颗粒的聚四氟乙烯膜。