[发明专利]基于太阳能的热驱动离子电渗电池及发电方法

说明书

公开了一种基于太阳能的热驱动离子电渗电池及其发电方法，热驱动离子电渗电池中，第一温度腔室内设有表面光热材料、强化换热材料和第一电极，所述第一温度腔室上壁面能够完全透光，第二温度腔室经由可通过阳离子的纳米薄膜连接所述第一温度腔室，所述第二温度腔室设有第二电极，所述第一电极和第二电极都浸没于无机透明电解质溶液中，外电路连接所述第一电极和第二电极，第一温度腔室的第一温度高于第二温度腔室的第二温度。

技术领域

本发明涉及离子电池技术领域，特别是一种基于太阳能的热驱动离子电渗电池及放电方法。

背景技术

随着传统能源资源短缺及环境污染问题日益加剧，对清洁能源的需求日益增加，新能源电池技术受到广泛关注。电池即能够利用其他能源驱动离子和电子定向转运从而转化成电能的装置。其中，太阳能作为一种可再生的清洁能源蕴藏着巨大能量，太阳能利用、太阳能材料相关技术的开发在世界范围内引起了重视。将太阳能转化为电能，是有效解决能源危机的方法之一。

太阳能电池分为两种，一是基于固体半导体光伏效应的光伏电池，其研究多年，已有商业应用，但其光电转化效率较低，且易对环境造成污染；另一种是光-热-电转化，通过太阳辐射产生的热能将水变为水蒸气，水蒸气进入汽轮机中做机械功发电，成本较高，效率极低，难以商业运用。

为提高光-热-电转化效率，充分利用太阳能，现有许多不同的实施方案。如采用分频器，将太阳光分波段吸收和转化。然而上述实施方案存在系统复杂，能源转化效率低等问题，需要分频器将短、长波长光能区分后利用，且光热和热电模块分离，需要中间传输介质(如导热油)，且中间传输距离长，不可避免地造成了能量的损失，限制了发电效率的提升。

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热驱动离子电渗电池及发电方法，其集光热-热电于一体。本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

一种基于太阳能的热驱动离子电渗电池包括，

第一温度腔室，其内设有表面光热材料、强化换热材料和第一电极，所述第一温度腔室上壁面能够完全透光，

第二温度腔室，其经由可通过阳离子的纳米薄膜连接所述第一温度腔室，所述第二温度腔室设有第二电极，

第一电极和第二电极，都分别浸于第一温度腔室和第二温度腔室内的无机透明电解质溶液，

外电路，其连接所述第一电极和第二电极，其中，

第一温度腔室的第一温度高于第二温度腔室的第二温度。

所述的基于太阳能的热驱动离子电渗电池中，所述纳米薄膜为阳离子选择性交换膜如商业nafion膜，具有表层带负电荷的离子通道。

所述的基于太阳能的热驱动离子电渗电池中，所述表面光热材料包括碳基光热转化材料如多孔碳纳米管等制成的纤维薄膜，其受光面表面积等于第一温度腔室竖直方向横截面积。

所述的基于太阳能的热驱动离子电渗电池中，所述强化换热材料为多孔金属材料如泡沫铜但不限于泡沫铜，其上表面与表面光热材料下表面连接固定，用于强化表面光热材料与溶液之间的换热效果，竖直方向横截面积与表面光热材料一致。

所述的基于太阳能的热驱动离子电渗电池中，所述强化换热材料的位置包括但不限于漂浮溶液中，亦可根据需求浮于液体表面或沉于溶液底部，其空间几何位置主要由多孔材料的密度和通孔率决定。

所述的基于太阳能的热驱动离子电渗电池中，所述强化换热材料的导热系数与换热面积决定了强化换热的强度，在能够满足空间几何条件和换热材料一定的前提下，应尽可能增大多孔材料换热面积，即增加其孔隙率。