[發(fā)明專利]一種基于熱電-氫質(zhì)聯(lián)合供能的穩(wěn)定直流輸出裝置及方法

在審

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• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN114421448A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭書海;王卅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00;H02J1/10;H02N11/00;C02F1/461;C25B1/04;C02F101/16;C02F101/30
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發(fā)明涉及新能源及環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于熱電?氫質(zhì)聯(lián)合供能的穩(wěn)定直流輸出裝置及方法。包括，熱電發(fā)生系統(tǒng)、氫氣發(fā)生及污水處理系統(tǒng)與氫氣產(chǎn)電系統(tǒng)；熱電發(fā)生系統(tǒng)，通過地下提水泵與地下取水口連接，與氫氣發(fā)生及污水處理系統(tǒng)連接；氫氣發(fā)生及污水處理系統(tǒng)，與熱電發(fā)生系統(tǒng)連接，輸出端有兩個(gè)，其中一個(gè)輸出端與氫氣產(chǎn)電系統(tǒng)連接，另一個(gè)輸出端接入地下灌溉區(qū)，用于產(chǎn)生的氫氣輸出至氫氣產(chǎn)電系統(tǒng)；氫氣產(chǎn)電系統(tǒng)，用于接收產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生電勢能。本發(fā)明可將熱能差異轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定直流電能輸出，溫差來源于太陽能及地表下水體，來源便捷穩(wěn)定，可持續(xù)應(yīng)用，裝置運(yùn)行產(chǎn)電同時(shí)兼具污染水體環(huán)境治理修復(fù)的能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源及環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于熱電-氫質(zhì)聯(lián)合供能的穩(wěn)定直流輸出裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著全球能源需求量的不斷加大及常規(guī)能源供給量的日趨緊張，各行各業(yè)對新能源的開發(fā)與應(yīng)用的需求愈加迫切。自然能源的有效利用一直以來是人們不斷探索和追求的目標(biāo)，太陽能光伏、風(fēng)能、地?zé)帷⑸镔|(zhì)能、海洋能等能源形式因具有資源豐富、可再生及環(huán)境友好等特點(diǎn)而成為當(dāng)下和未來潛力巨大的能源索取對象。特別是在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域，以環(huán)境友好的新能源來滿足環(huán)境治理的能量需求，不僅從根源上降低環(huán)境修復(fù)所產(chǎn)生的二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，而且隨著新能源開發(fā)的不斷發(fā)展，成本逐漸降低，環(huán)境修復(fù)方案實(shí)施更加經(jīng)濟(jì)高效，從而在能量來源的開端與能量消耗的末端完整地實(shí)現(xiàn)以自然的力量來改造自然，達(dá)到能源取之于自然，用之于自然，并完成環(huán)境修復(fù)過程的目的。目前，關(guān)于溫差發(fā)電的研究已有較多報(bào)道，但現(xiàn)有溫差發(fā)電器裝置多以散熱片、半導(dǎo)體及制冷片組裝而成，溫差來源并不環(huán)保且持續(xù)性差。倘若利用自然資源條件獲得穩(wěn)定溫差，將是可持續(xù)性地獲得溫差熱能并將其轉(zhuǎn)化為電能的優(yōu)良方法。此外，電化學(xué)氧化技術(shù)處理在污染水體修復(fù)的應(yīng)用中研究廣泛，通過電極表面的氧化反應(yīng)(直接氧化作用)及所產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性物質(zhì)的氧化作用(間接氧化作用)實(shí)現(xiàn)水體COD的氧化去除。然而，大量的電能消耗及電極的腐蝕作用大大提高了該技術(shù)應(yīng)用的成本。

對此，我們借助自然界的能量來源，通過溫差發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生穩(wěn)定直流輸出，構(gòu)建熱電發(fā)生體系，并有機(jī)結(jié)合電化學(xué)處理污染水體技術(shù)，采用耐腐蝕電極材料處理，同時(shí)有效利用陰極副產(chǎn)物，再次轉(zhuǎn)換電能，從而實(shí)現(xiàn)依靠自然能源發(fā)電與污染水體治理有機(jī)結(jié)合，并最終儲存電能供后續(xù)利用的目的。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明目的是提供一種基于熱電-氫質(zhì)聯(lián)合供能的穩(wěn)定直流輸出裝置及方法，

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種基于熱電-氫質(zhì)聯(lián)合供能的穩(wěn)定直流輸出裝置，包括，熱電發(fā)生系統(tǒng)、氫氣發(fā)生及污水處理系統(tǒng)與氫氣產(chǎn)電系統(tǒng)；

熱電發(fā)生系統(tǒng)，通過地下提水泵與地下取水口連接，與氫氣發(fā)生及污水處理系統(tǒng)連接，用于將采集的太陽能溫度與地下水溫度之間的差值產(chǎn)生電能，為地下提水泵以及氫氣發(fā)生及污水處理系統(tǒng)提供電能；

氫氣發(fā)生及污水處理系統(tǒng)，與熱電發(fā)生系統(tǒng)連接，輸出端有兩個(gè)，其中一個(gè)輸出端與氫氣產(chǎn)電系統(tǒng)連接，另一個(gè)輸出端接入地下灌溉區(qū)，用于接收熱電發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的電能進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生的氫氣輸出至氫氣產(chǎn)電反應(yīng)；

氫氣產(chǎn)電系統(tǒng)，用于接收氫氣發(fā)生及污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生電勢能，為下游用戶提供電力。

所述熱電發(fā)生系統(tǒng)，包括：熱源收集器、冷源集水槽、溫差片以及DC轉(zhuǎn)換器A；

所述冷源集水槽安裝在地面上，所述冷源集水槽頂部通過螺釘與溫差片連接，溫差片頂部通過螺釘與熱源收集器連接，使溫差片夾持于熱源收集器和冷源集水槽之間；

所述冷源集水槽包括冷源水入口和冷源水出口，其中，冷源入水口通過地下提水泵與地下取水口連接，所述冷源水出口通過控制閥門與氫氣發(fā)生及污水處理系統(tǒng)；

所述溫差片通過導(dǎo)線分別與地下提水泵以及氫氣發(fā)生及污水處理系統(tǒng)連接；所述溫差片還通過導(dǎo)線與DC轉(zhuǎn)換器A連接。