[發(fā)明專利]一種利用植物蒸騰作用進(jìn)行發(fā)電的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310252400.7
• 申請(qǐng)日: 2013-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103321862A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡雪蛟;劉抗;李昌錚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): F03G7/00
• 分類號(hào): F03G7/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 汪俊鋒

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用植物蒸騰作用進(jìn)行發(fā)電的裝置，屬于新能源領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著人們生活水平的飛速發(fā)展，人類消耗了地球上大量的能源資源，地球能源形勢(shì)以及環(huán)境污染日趨嚴(yán)峻，因此，為了保證能源的順利供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)利用，發(fā)展新能源、大力開(kāi)發(fā)可再生能源是我們的必然選擇。我們生活的環(huán)境中存在大量的能源，如鍋爐余熱、工業(yè)廢熱等低品位能源以及太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源。鍋爐余熱由于溫度太低，很難直接利用，一般是供居民取暖，效率非常低，而工業(yè)廢熱更是直接排到環(huán)境中，白白浪費(fèi)，還造成了熱污染。目前太陽(yáng)能發(fā)電的主要方式是光伏發(fā)電和太陽(yáng)能熱發(fā)電，風(fēng)能發(fā)電主要是利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電。但是由于太陽(yáng)能和風(fēng)能都存在時(shí)有時(shí)無(wú)的問(wèn)題，并且能源密度較低，很難實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定供電，要想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并網(wǎng)，其技術(shù)要求和造價(jià)成本都非常高。目前一種較為可能解決的方法是風(fēng)光互補(bǔ)，但由于處在研究階段，還有很多棘手的問(wèn)題需要解決。因此，尋找一種清潔高效的能源轉(zhuǎn)換方法，實(shí)現(xiàn)低品位熱能和可再生能源的回收利用意義重大。

基于納米孔道的能源轉(zhuǎn)換體系是近年發(fā)展起來(lái)的一種能源轉(zhuǎn)換新方法，其主要原理是利用材料納米尺度上特有的物理化學(xué)性質(zhì)，當(dāng)使用外部機(jī)械壓力將電解質(zhì)流體強(qiáng)行推過(guò)納米孔道時(shí),只允許一種電性的離子通過(guò)，從而產(chǎn)生電能。然而，由于本身發(fā)電效率的限制，需要消耗大量的高品位壓力能，在實(shí)際應(yīng)用上具有很大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用植物蒸騰作用進(jìn)行發(fā)電的裝置。

本發(fā)明的利用植物蒸騰作用進(jìn)行發(fā)電的裝置，它包括輸液管，輸液管中間有隔板將輸液管分成上腔和下腔，隔板中間開(kāi)有小孔，小孔內(nèi)部安裝有納米多孔膜，納米多孔膜上分布有大量的納米通道，輸液管的上腔和下腔通過(guò)所述的納米通道連通；在納米多孔膜兩側(cè)設(shè)置有能與溶液中離子進(jìn)行電極反應(yīng)的電極對(duì)，所述電極對(duì)通過(guò)導(dǎo)線與輸液管外部的儲(chǔ)能裝置或負(fù)載連接；?

通過(guò)密封塞將植物固定在輸液管上腔的頂部，同時(shí)植物根系浸沒(méi)在上腔的液體里；所述輸液管的下腔與儲(chǔ)液池連通，所述儲(chǔ)液池內(nèi)存貯植物營(yíng)養(yǎng)液。

所述的植物營(yíng)養(yǎng)液中各種元素成分根據(jù)所用的蒸騰植物進(jìn)行配制，一般含有N、P、K、Mg、Na、S、Fe、B或Mn等元素。

所述的納米多孔膜可以為氧化鋁納米多孔膜、多孔玻璃纖維或者氧化硅納米多孔膜。

所述的植物可以為大葉廣玉蘭。

植物通過(guò)蒸騰作用使溶液保持一定的速率蒸發(fā)，從而提供源源不斷的驅(qū)動(dòng)力。隨著蒸騰作用的進(jìn)行，輸液管上腔會(huì)產(chǎn)生低壓，在納米通道上下腔就會(huì)形成壓差，驅(qū)動(dòng)帶有某種離子濃度的植物營(yíng)養(yǎng)液流經(jīng)納米通道。

由于納米通道本身所具有的特性，只允許一種電性的離子通過(guò)，隨著植物蒸騰作用的進(jìn)行，就會(huì)在納米通道的兩端形成異種電荷的離子聚集區(qū)。電極對(duì)在離子聚集區(qū)內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的電極反應(yīng)（如采用Ag和AgCl電極對(duì)，營(yíng)養(yǎng)液中有NaCl溶質(zhì)，Ag電極上發(fā)生反應(yīng)：Ag+Cl^-→AgCl+e^-，AgCl電極上發(fā)生反應(yīng)：AgCl+e^-→Ag+Cl^-），從而產(chǎn)生源源不斷的電子，電子的單向移動(dòng)形成電流，通過(guò)與外部電路的連接將電能供應(yīng)給儲(chǔ)能裝置或外部負(fù)載。

本發(fā)明基于納米孔道發(fā)電原理，通過(guò)利用植物的蒸騰作用驅(qū)動(dòng)電解質(zhì)溶液流過(guò)納米通道進(jìn)行發(fā)電，植物的蒸騰作用可以自動(dòng)地收集環(huán)境中的風(fēng)能、太陽(yáng)能等轉(zhuǎn)化為可以對(duì)外輸出的電能。它為清潔，高效，穩(wěn)定地收集和利用環(huán)境中各種品味的能量以及研究植物的生長(zhǎng)特性提供了一種新思路，具有具大的前景。

???本發(fā)明的有益效果在于：

1、利用植物蒸騰作用產(chǎn)生的巨大抽吸力作為驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)納米通道進(jìn)行發(fā)電。可以同時(shí)收集環(huán)境中各種品味的能量（如風(fēng)能、太陽(yáng)能、熱能等）轉(zhuǎn)換為可以利用的電能輸出。

2、本發(fā)明可以作為一種植物傳感器，研究不同生長(zhǎng)環(huán)境下各種植物蒸騰作用的快慢，從而進(jìn)一步研究植物自身生長(zhǎng)對(duì)各種外界條件的響應(yīng)。

3、本發(fā)明可以大面積運(yùn)用在無(wú)土培養(yǎng)技術(shù)中，直接使用植物營(yíng)養(yǎng)液作為工質(zhì)，不消耗額外物質(zhì)與能量就可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品與電能的聯(lián)產(chǎn)。

4、本發(fā)明無(wú)任何轉(zhuǎn)動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，無(wú)污染無(wú)噪音，對(duì)環(huán)境十分友好。

附圖說(shuō)明

圖1，本發(fā)明發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1-儲(chǔ)液池，2-隔板，3-電極對(duì)，4-密封塞，5-植物，6-上腔，7-納米多孔膜，8-儲(chǔ)能裝置或負(fù)載，9-輸液管。

具體實(shí)施方式