[發(fā)明專利]一種利用低溫廢熱進行發(fā)電的方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210056036.2
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN102610844A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設計）人: 黃霞;羅希;梁鵬;曹效鑫;肖康
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: H01M8/22
• 分類號: H01M8/22;H01M8/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

1.一種利用低溫廢熱進行發(fā)電的裝置，包括反向電滲析模塊，所述反向電滲析模塊由陰極室、陰極、交替排列的陰陽離子交換膜堆、隔板、陽極室和陽極組成，所述隔板分別放置在交替陰陽離子交換膜之間形成濃水室和淡水室；其特征在于：所述裝置還包括蒸餾柱和熱交換器；所述蒸餾柱的進液口與所述淡水室的出液口通過管路連接；所述蒸餾柱的出液口與所述淡水室的進液口通過管路連接，所述熱交換器設于連接所述蒸餾柱的出液口與所述淡水室的進液口的管路上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述濃水室出液口與進液口通過管路連接形成一個回路，所述蒸餾柱的蒸汽出口通過管路與形成所述回路的管路相連通，以使蒸餾柱產(chǎn)生的氣體與濃水室出水混合后回流至濃水室。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于：所述裝置還包括蠕動泵，所述蠕動泵分別設在連接所述蒸餾柱的出液口與所述淡水室的進液口的管路上，以及連接所述濃水室出液口與進液口的管路上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的裝置，其特征在于：所述蒸餾柱利用廢熱加熱，所述廢熱具體為工業(yè)生產(chǎn)過程中的余熱；

所述陰離子交換膜和陽離子交換膜為透過率不小于90％的電滲析用離子交換膜，厚度為0.1～0.5mm，爆破強度不小于0.3MPa；

所述陰極和陽極為電滲析用電極，形狀為板狀或網(wǎng)狀；

所述熱交換器包括工業(yè)常用的套管式換熱器、板式換熱器、列管式換熱器；

所述蒸餾柱包括刺形蒸餾柱。

5.一種發(fā)電的方法，是采用反向電滲析法進行發(fā)電的，其特征在于：所述反向電滲析法中的工作液為碳酸氫氨溶液。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：所述碳酸氫氨溶液分為濃碳酸氫氨溶液和稀碳酸氫氨溶液；在反向電滲析法發(fā)電的過程中，濃碳酸氫銨溶液中的陰、陽離子在濃度差的推動下遷移入稀碳酸氫銨溶液而實現(xiàn)產(chǎn)電，產(chǎn)電后的稀碳酸氫銨溶液通過加熱將由于離子遷移而增加的碳酸氫銨以氨氣與二氧化碳的形式被分離并導入產(chǎn)電后的濃碳酸氫銨溶液中，實現(xiàn)濃碳酸氫銨溶液的再生，加熱剩余的碳酸氫銨溶液即為再生的稀碳酸氫銨溶液；再生后的濃碳酸氫銨溶液和稀碳酸氫氨溶液作為工作液循環(huán)使用。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述采用反向電滲析法進行發(fā)電是在權(quán)利要求1-4中任一項所述裝置中進行的，具體步驟如下：

1)將濃碳酸氫銨溶液和稀碳酸氫銨溶液分別引入濃水室和淡水室，濃碳酸氫銨溶液中的陰、陽離子在濃度差的推動下分別通過陰離子交換膜、陽離子交換膜遷移進入淡水室，從而形成內(nèi)電流；同時，電極液在陰極室與陽極室之間不斷循環(huán)；電極液中的電子供體在陽極室中發(fā)生氧化反應，釋放出電子傳遞至陽極，電子再經(jīng)外電路傳遞到陰極與電極液中的電子受體結(jié)合，從而形成外電流，外電流方向為由陰極指向陽極；

2)淡水室出水通過管路進入蒸餾柱，其中由于離子遷移而增加的碳酸氫銨以氨氣與二氧化碳的形式被分離并導入濃水室出水中，從而完成濃碳酸氫銨溶液的再生；蒸餾柱內(nèi)剩余的溶液則為再生的稀碳酸氫銨溶液；

3)將再生的稀碳酸氫銨溶液經(jīng)熱交換器冷卻至常溫后，隨再生的濃碳酸氫銨溶液分別在蠕動泵的作用下回流至反向電滲析模塊，完成一個產(chǎn)電循環(huán)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：所述電極液分為兩類：1)含有氧化還原電對的混合溶液，2)電滲析中用作電極液的鹽溶液。