[发明专利]一种太阳能制氢-发电-海水淡化联产的装置及方法

说明书

本发明涉及太阳能光热利用领域，为解决太阳能光解水制氢方案仅能利用太阳能的紫外光，造成大量的太阳能量的损失的问题，本发明提供了一种太阳能制氢‑发电‑海水淡化联产的装置，包括聚光透镜、分光镜、太阳能发电装置、反应室、蜂窝活性炭、储气装置、淡水收集装置，分光镜位于聚光透镜的焦距处，将一部分太阳光反射到所述太阳能发电装置，而另一部分太阳光通过分光镜透射，照射到所述蜂窝活性炭，在蜂窝活性炭上附着有用于光催化水分解的催化剂，用于催化水解。本发明能有效提高太阳能利用率，效率高。

技术领域

本发明涉及太阳能光热利用领域，特别涉及一种太阳能制氢-发电-海水淡化联产的装置及方法。

背景技术

随着2030年碳达峰2060年碳中和目标的提出，我国的可再生能源发展势头异常迅猛。我国的太阳能资源极为丰富，年日照量达2100h以上的地区占我国总面积的60％,全年太阳辐照量折算成标准煤大约相当于17万亿吨。

太阳能光伏电池使用寿命长，发电过程中无温室气体排放。目前市场上广泛应用的太阳能晶硅电池，可吸收的太阳光波长主要范围是320-1100nm，太阳能电池板的光能转化效率还不超过20％，大部分能量还是被浪费。

随着环境污染及温室效应的加剧，人均可用淡水资源在不断减少。海水储量占全球总储水量的97.5％，常见的太阳能光热海水淡化技术包括多级闪蒸、多效蒸馏，通过集热器将热量收集并转换为热能。但此方法受温度影响较大，较高温度下才能达到理想的蒸发效率。

氢能作为二次能源，已普遍被人们认为是一种最理想的绿色能源。太阳能光解水制氢是在催化剂的作用下利用太阳能直接催化分解水的技术，但该技术仅能利用太阳能的紫外光，造成大量的太阳能量的损失，无法有效地进行产业化。

现有技术在光伏发电、太阳能蒸馏海水淡化、光催化水解制氢中的都存在能量利用率低的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种能高效利用太阳能的太阳能制氢-发电-海水淡化联产装置，包括聚光透镜(1)、分光镜(2)、太阳能发电装置(3)、反应室(4)、蜂窝活性炭(5)、储气装置(8)、淡水收集装置(9)，分光镜(2)位于聚光透镜(1)的焦距处，使太阳光通过聚光透镜(1)聚集后，照射到分光镜(3)，并通过分光镜将一部分太阳光反射到所述太阳能发电装置，而另一部分太阳光通过分光镜透射，照射到所述蜂窝活性炭(5)，反应室通过蜂窝活性炭(5)与外部海水接触，外部海水可以通过蜂窝活性炭(5)的吸附作用进入反应室，在蜂窝活性炭(5)上附着有用于光催化水分解的催化剂(11)，反应室(4)设第一开口，并通过第一开口与储气装置(8)相连接，反应室(4)设第二开口，并通过第二开口与淡水收集装置(9)相连接。

作为优选，所述聚光透镜为菲涅尔透镜，所述太阳能发电装置包括太阳能电池板。

作为优选，所述反应室(4)通过冷凝管(6)与储气装置(8)相连。

作为优选，所述冷凝管(6)通过除水装置(7)与储气装置(8)相连。

作为优选，所述的反应室(4)通过U型管(10)与淡水收集装置(9)相连。

作为优选，所述光催化水分解的催化剂(11)为光催化剂二氧化钛，光催化剂二氧化钛附着在蜂窝活性炭(5)的孔壁。

作为优选，所述太阳能电池板和分光镜的位置可调节，以实现对太阳位置的实时跟踪。

使用所述的一种太阳能制氢-发电-海水淡化联产装置进行联产生产的方法，包括以下步骤：

S1、通过菲涅尔透镜(1)对太阳光进行聚光，

S2、调节分光镜(3)，将聚光后的太阳光，分出可见光和红外光，

S3、将可见光射到太阳能电池板(2)上进行光伏发电，红外光透射到反应室(4)中的蜂窝活性炭(5)上，