[發明專利]一種賑災用的鋁基綜合能源系統及其工作方法

在審

• 申請號: 202110167204.4
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112811388A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 白文剛;張旭偉;高煒;顧正萌;張天宇;李紅智;姚明宇
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: C01B3/08
• 分類號: C01B3/08;H01M8/22;C02F1/44;C02F103/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種賑災用的鋁基綜合能源系統及其工作方法，該系統包括鋁水燃燒子系統和制水及發電子系統；本發明通過將自然災害現場的鋁廢料轉化為電能和飲用水資源，實現廢物再利用，有助于災害現場的廢物清理和及時供應電力和飲用水。

技術領域

本發明屬于綠色發電和先進儲能技術領域，具體涉及一種賑災用的鋁基綜合能源系統及其工作方法。

背景技術

自然災害諸如海嘯、地震、森林火災、干旱等是人類社會發展進程中難以避免的自然現象。如何最大程度地降低自然災害對人類生命安全和日常生活的影響，并且第一時間完成救災賑災和災后重建，具有十分重要的意義。通常，自然災害會導致受災當地的電力、飲用水等關系到人民生命安全的基礎供應破壞。不難想象，如果能結合自然災害發生后產生的現場廢料，提出一種針對賑災用的應急供電和供水系統，不僅能夠實現現場廢物利用，還能確保第一時間供應救災所急需的電力和飲用水資源，有助于降低自然災害的影響和實現第一時間的賑災救災。

發明內容

本發明的目的在于解決自然災害發生后應急電力和飲用水供應的問題，提供了一種賑災用的鋁基綜合能源系統及其工作方法，該系統將自然災害現場的鋁廢料轉化為電能和飲用水資源，實現廢物再利用，有助于災害現場的廢物清理和及時供應電力和飲用水。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種賑災用的鋁基綜合能源系統，包括鋁水燃燒子系統和制水及發電子系統；

所述鋁水燃燒子系統包括鋁燃料制備裝置1、鋁水燃燒裝置2和燃燒產物收集裝置3；首先，收集自然災害現場形成的各種鋁廢料，將這些鋁廢料與鋁燃料制備裝置1的進口相連接，在鋁燃料制備裝置1中將這些鋁廢料轉化為鋁燃料，鋁燃料制備裝置1的燃料出口與鋁水燃燒裝置2的燃料進口相連接，鋁水燃燒裝置2的氧化劑進口與水路相連接，在鋁水燃燒裝置2中，鋁燃料與水發生劇烈的燃燒反應，反應方程式為2Al+4H₂O＝2AlO(OH)+3H₂，反應過程中氧化劑水是過量的，反應產物為固體AlO(OH)、蒸汽和氫氣，鋁水燃燒裝置2的氣體出口與制水及發電子系統的氣動活塞泵裝置4的氣體進口相連接，鋁水燃燒裝置2的固體出口與燃燒產物收集裝置3的進口相連通；

所述制水及發電子系統包括氣動活塞泵裝置4、反滲透膜5、冷凝器6和氫燃料電池7；氣動活塞泵裝置4的水路進口與待凈化的水相連接，氣動活塞泵裝置4的水路出口與反滲透膜5的進口相連接，在氣動活塞泵裝置4中，高溫高壓的蒸汽和氫氣混合氣推動活塞做功，氣動活塞泵裝置4中的活塞泵將待凈化的水壓縮通過反滲透膜5實現凈化，生成干凈的飲用水；氣動活塞泵裝置4的氣體出口與冷凝器6的氣體進口相連接，在冷凝器6中，混合氣中的水蒸氣凝結與氫氣分離，冷凝器6的氣體出口與氫燃料電池7氫氣進口相連接，氫氣在氫燃料電池7中發生電化學反應產生電能并向外實現供電，氫反應后產生的水與冷凝器6中凝結的水匯合后可輸送到待凈化水路中或用作他用。

優選的，所述氣動活塞泵裝置4的氣體進口中蒸汽與氫氣的質量比范圍為(10-50)：1。

優選的，所述燃燒產物收集裝置3中所收集的固體產物用于化工產業或進一步轉化重新生成燃料鋁。

優選的，與鋁水燃燒裝置2的氧化劑進口相連接的水路中的水來自海水或污水。

優選的，與氣動活塞泵裝置4的水路進口相連接的待凈化的水來自海水或污水。

本發明一種賑災用的鋁基綜合能源系統以自然災害現場的鋁廢料為原料，通過鋁燃料制備裝置1將這些鋁廢料轉化為鋁燃料，在鋁水燃燒裝置2中，鋁燃料與水發生氧化反應，生成高溫高壓的蒸汽和氫氣混合氣和固體AlO(OH)，固體產物AlO(OH)收集后可用于化工產業或進一步轉化重新生成燃料鋁，高溫高壓的蒸汽和氫氣混合氣推動氣動活塞泵裝置4做功，驅動待凈化的水流過反滲透膜5凈化生成飲用水，隨后，蒸汽和氫氣混合氣經冷凝器6后水蒸氣與氫氣分離，氫氣進入氫燃料電池7反應實現對外供電。