[发明专利]一种自循环电渗发电和海水淡化系统

说明书

本公开揭示了一种自循环电渗发电和海水淡化系统，所述系统包括电渗发电装置和海水淡化装置，其中，所述电渗发电装置包括第一发电单元和第二发电单元，所述第一发电单元内设置第一电极，所述第二发电单元内设置第二电极，所述第一发电单元和第二发电单元之间设有阳离子选择通道，第一发电单元中的阳离子经阳离子选择通道定向迁移至第二发电单元形成离子通量，第一发电单元中的电子经第一电极流向第二电极形成电能；所述海水淡化装置用于对海水进行淡化处理，并输送淡水至第二发电单元以维持第二发电单元与第一发电单元中溶液的浓度差使得电渗发电装置自循环运行。

技术领域

本公开属于发电技术领域，具体涉及一种自循环电渗发电和海水淡化系统及方法。

背景技术

波浪能和太阳能具有分布范围广、能量密度大和洁净无污染的特点，是常见的可再生能源，其中波浪能以机械能形式出现，是海洋能中品味最高的能量，因此成为海洋能发电应用和研究的热点领域。盐差能是以化学形态出现的海洋能，可用以转换成电能，我国河流江海众多，径流量大，因此盐差能发电同样具有光明前景。此外，海岛淡水资源紧缺，淡水主要来源为地下水和降雨储水，受自然因素影响较大。因此利用可再生的波浪能、盐差能和太阳能持续获取电能和淡水具有重要的应用价值。

离子电渗发电技术是一种新型发电技术，一般由高浓度侧、纳米膜和低浓度侧三部分构成，工作原理为在电解液浓度梯度、温度梯度和压力梯度等源动力的驱动下，高浓度侧的带电离子在具有选择性的纳米孔道内定向迁移至低浓度侧产生离子电流，这种技术可将化学能、机械能和热能等直接转化为电能，具有能量转化效率高，绿色无污染等优点。目前，主要通过增强源动力强度和改良纳米膜离子选择性、渗透性与整流能力等结构特性来强化离子电渗发电。现有技术通常采用增大浓度梯度的方法来增强源动力，或者通过对纳米膜内纳米孔道进行表面修饰来增加纳米孔道的离子选择性。但现有技术会降低纳米膜的离子渗透率而使电渗发电效率远低于理论极限值，并增加装置成本而难以大规模应用。

太阳能界面蒸发是一种新型海水淡化方式，主要功能部件是界面蒸发器。下部溶液被界面蒸发器部分吸至上表面，上表面吸收太阳能转换成热能对表面液体进行蒸发，同时界面可增大蒸发表面和下部海水之间的热阻以维持上表面的高温。相比于直接加热蒸发，太阳能界面蒸发可减小散热损失，提高蒸发效率，同时降低海水淡化成本。

针对电渗发电技术，现有的电渗发电方法存在所用膜的种类较多、太阳能利用效率低、源动力单一以及需要定时人工更换溶液才能维持浓度差使系统运行等缺点。因此，提高太阳能和波浪能利用效率，维持系统自循环运行，实现电能、淡水资源自给自足具有较大意义。

在背景技术部分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

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种自循环电渗发电和海水淡化系统，该系统包括发电装置和海水淡化装置，发电装置通过利用太阳能及溶液浓度差进行发电，海水淡化装置用于对海水进行淡化处理以及利用所收集淡水对发电装置进行补充，从而使得发电装置实现自循环发电。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种自循环电渗发电和海水淡化系统，所述系统包括电渗发电装置和海水淡化装置，其中，

所述电渗发电装置包括第一发电单元和第二发电单元，所述第一发电单元内设置第一电极，所述第二发电单元内设置第二电极，所述第一发电单元和第二发电单元之间设有阳离子选择通道，第一发电单元中的阳离子经阳离子选择通道定向迁移至第二发电单元形成离子通量，第一发电单元中的电子经第一电极流向第二电极形成电能；

所述海水淡化装置用于对海水进行淡化处理，并输送淡水至第二发电单元以维持第二发电单元与第一发电单元中溶液的浓度差使得电渗发电装置自循环运行。

优选的，所述第一发电单元包括透光层和光吸收层，所述透光层和光吸收层之间设置有高折射率透明支架。