[發明專利]一種以深海熱液口噴發的熱液為能源的溫差發電裝置

有效

• 申請號: 201811284708.9
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109067253B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 謝鈺;耿堯;陳暉;林述溫;程佑輝
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明提出一種以深海熱液口噴發的熱液為能源的溫差發電裝置，所述發電裝置包括流道層和發電層；所述流道層內設有熱液流道；所述熱液流道的上端面敞開與發電層的下端面相接；所述發電層覆于流道層上方或下方；發電層處設有包括多枚溫差發電片的發電單元；所述發電單元沿熱液流道陣列布設；溫差發電片的熱端通過均熱板緊鄰熱液流道設置；溫差發電片的冷端通過導熱蓋板被海水冷卻；當熱液流道通有熱液時，溫差發電片的熱端與冷端產生溫差而發電；溫差發電片輸出的電能經過濾波模塊濾波處理和變壓模塊變壓處理后輸送至電池組；本發明具有熱吸收效率高，發電量大的優點。

技術領域

本發明涉及發電技術領域，尤其是一種以深海熱液口噴發的熱液為能源的溫差發電裝置。

背景技術

深海熱液口附近有著豐富的礦石資源、能源、生物基因資源。熱液與低溫海水混合后，原來無色透明的溶液就成了黑色的金屬硫化物溶液，這些金屬硫化物一般沉積于熱液口的周圍，從而形成純度很高的礦物質堆，其中包含銅、鐵、硫、鋅和少量的鉛、銀、金、鈷等金屬以及他一些微量元素；熱液頻繁噴發的海域往往存在著大量的天然氣水合物，這是一種熱量高污染小的能源物質。地球上古老的生物群落可以依靠熱液口噴發的熱液進行特殊的生命活動來維持生存，熱液口之外的區域由于沒有能量來源，生物無法生存，因此熱液口附近的區域是深海生物資源最豐富的區域，甚至可能是唯一存在生物的區域。

勘探熱液口附近的資源，觀察熱液口附近的生命活動需要專業設備。這些設備要么安裝在“蛟龍號”之類的深潛器上，依靠深潛器供電；要么固定在熱液口附近，依靠發電設備或電池供電。至多下潛十幾個小時的深潛器，可以勘探深海資源，但其續航時間對于觀察生命活動還遠遠不足。

可考慮的發電設備或電池有：海底沉積物燃料電池、海水電池、基于朗肯循環的汽輪機發電設備。海底沉積物燃料電池依靠微生物分解有機物發電，該設備體積大，功率低。1立方米的巨大海底沉積物燃料電池發電量只有1瓦左右，所以此設備不適合為深海探測設備供電。海水電池依靠海水中的陽離子腐蝕電池陽極金屬材料發電。它的性質和蓄電池相似，連續放電幾十個小時之后需要充電才能繼續工作，供電的時間不夠長，不適合為深海探測設備供電。基于朗肯循環的汽輪機發電設備靠設備中的工作介質吸收熱液的熱量汽化，推動蒸汽輪機發電。該設備若制造成功，發電功率足夠啟動探測設備，一次工作時間足夠長，適合為深海探測設備供電。但是該設備結構復雜，技術難點多，還沒有被制造出來。

除了上述的三種發電設備，還有一種發電方式，利用溫差發電片發電。溫差發電片是這樣一種材料制成的：材料的冷熱兩端只要有溫差，材料兩端就會產生電勢差。現有技術的溫差發電裝置一般都存在吸收熱液的熱量少，溫差發電片數量少，發電功率低的缺點。熱液的大部分熱量直接由熱液口散失到深海海水中，部分棱柱形裝置的側壁允許放置的溫差發電片數量也比較少。在獲取、利用能源極其困難的深海環境中，發電量低的瓶頸，將嚴重制約深海探測與開發。

發明內容

本發明提出一種以深海熱液口噴發的熱液為能源的溫差發電裝置，具有熱吸收效率高，發電量大的優點。

本發明采用以下技術方案。

一種以深海熱液口噴發的熱液為能源的溫差發電裝置，所述發電裝置包括流道層和發電層；所述流道層內設有熱液流道；所述熱液流道的上端面敞開與發電層的下端面相接；所述發電層覆于流道層上方或下方；發電層處設有包括多枚溫差發電片（4）的發電單元；所述發電單元沿熱液流道陣列布設；溫差發電片的熱端通過均熱板（3）緊鄰熱液流道設置；溫差發電片的冷端通過導熱蓋板（2）被海水冷卻；當熱液流道通有熱液時，溫差發電片的熱端與冷端產生溫差而發電。

所述溫差發電片的冷端處與導熱蓋板相連；所述導熱蓋板與低溫海水環境相接。

所述熱液流道在流道平板（1）的板面處加工成型。

所述熱液流道呈矩形；流道平板板面處的熱液流道數不低于四排。