[發明專利]自給式太陽供能的能量供應和儲存系統

無效

• 申請號: 201280018008.X
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN103503215A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: P·奧康納;G·范皮滕;J·C·拉瑟爾;S·馬里尼克
• 申請（專利權）人: 安特西有限公司
• 主分類號: H01M8/06
• 分類號: H01M8/06;H01M8/18;H01M16/00;H01M8/10
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;顧小曼

技術領域

本發明總體涉及一種自給式（self-contained）太陽供能的能量供應和儲存系統，更具體地，涉及用于能量儲存的使用甲醇的這種系統。

背景技術

為了解決對可再生資源的能量和減少對化石燃料依賴性的需求，越來越多地使用太陽能用于產生電力?？墒褂霉夥姵鼗驘崽柲茈姵兀╰hermal?solar?cells）將太陽能轉換成電能。

在光伏電池中，利用陽光在半導體晶片（通常是硅晶片）陣列中產生電力。雖然在陰雨天氣期間可以產生一些電力，但是最佳的光伏電池效率需要充足、明亮的陽光。

熱太陽能電池以間接方式產生電力。水通過放置在朝向太陽傾斜的淺托盤內的管網絡泵送。太陽的熱量將管內的水轉換成蒸汽，從而用來推動常規的渦輪機。熱太陽能電池的其他形式包括太陽能上升氣流塔（solar?updraft?tower）和熔鹽安裝。上升氣流塔結合了煙囪效應、溫室效應和風力渦輪機。空氣經陽光加熱并收容在高煙囪底部周圍的非常大的類似溫室的結構中，并且所產生的對流導致空氣在氣流塔內上升。此氣流驅動渦輪機，從而產生電力。

熔鹽塔高度集中熱的陽光到所謂的收集器上，隨后收集器最終將熱量傳遞給熔鹽，在此儲存以供以后使用。當天氣是陰天時，特別是在沒有陽光的夜間，熔鹽中儲存的熱能用于幫助將水煮沸。簡而言之：這是一種熱量儲存，如果以后沒有足夠的太陽能足夠大力地煮沸水，這種熱量儲存在那時將水煮沸。

熱太陽能電池提供有限的機會以蒸汽的形式儲存太陽能。然而，蒸汽形式的能量儲存是資本密集型的，因為它需要高壓容器和廣泛的絕緣。因為資本要求，熱太陽能電池本身并不適合分布式發電。

配備有光伏電池的建筑物（如辦公樓和家庭住所）一般與電網相連。當建筑物的電力需求低時，在明媚的晴天產生的多余電力被銷售給電網。當建筑物的電力需求超過由其光伏電池產生的電力時，該建筑物的所有者接收信貸，以應用于從電網購買電力。然而，該建筑物有銷售電力的能力是在供應充足且需求低時，而其有購買電力的需求是在供應有限且需求高時。出于這個原因，必須為購買的電力支付比銷售電力所得更高的價格。

可以例如使用電解將電力轉換成氫氣，以及使用燃料電池將氫氣轉換回電力。原則上，有可能創造一種自給式太陽供能的能量供應和儲存系統，其使用多余的太陽能產生氫氣；儲存氫氣；以及在需求超過太陽能電池所產生的電力時使用氫氣產生電力。然而，氫氣的儲存和處理需要先進的設備和高資本投資?；跉錃獾南到y本身不適合分布式發電。

因此，需要一種使用如甲醇或二甲醚（DME）的液體燃料作為能量儲存介質的自給式太陽供能的能量供應和儲存系統。

發明內容

本發明通過提供一種自給式太陽供能的能量供應和儲存系統解決了這些問題，該系統包括：

將太陽能轉換成電能的太陽能電池陣列；

至少一個將電能轉換成液體燃料和將液體燃料轉換成電能的可逆直接液體燃料電池（DLFC）；

液體燃料儲罐。

優選的液體燃料包括甲醇和二甲醚（DME）。

本發明的另一方面包括供應按需電力（on-demand?electric?power）到電力消耗系統的方法，該方法包括以下步驟：

使用太陽能電池陣列將太陽能轉換成電力；

如果電力的產生超過電力消耗系統對電力的需求，使用可逆的DLFC將多余的電力轉換成液體燃料；

將所產生的液體燃料儲存在液體燃料儲罐內；

如果電力消耗系統對電力的需求超過光伏電池陣列的電力產出，使用可逆的DLFC將來自儲罐的液體燃料轉換成電力。

附圖說明

本發明的特征和優點將參考下列附圖加以理解，其中：

圖1是本發明的自給式太陽供能的能量供應和儲存系統的實施方式的圖示。

圖2是本發明的自給式太陽供能的能量供應和儲存系統的替代實施方式的圖示。

圖3是可逆直接液體燃料電池在常規工作下的圖示。

圖4是可逆直接液體燃料電池在反向工作下的圖示。

圖5示出了具有外圍供應管線的圖1的系統。

具體實施方式

本發明的自給式太陽供能的能量供應和儲存系統（以下簡稱為能量系統）依賴于使用太陽能電池產生電力。本文所用的術語“太陽能電池”是指能夠將太陽輻射利用到電力上的任何類型的電池。術語“太陽輻射”是指在地球表面接收的來自陽光的電磁輻射，并包括紅外線、可見光和紫外線。術語“太陽能電池”包括光伏電池和熱太陽能電池。