一种高效太阳能发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高效太阳能发电装置，包括太阳能集热器、原料循环供给装置、第一反应腔、第二反应腔、电解质膜以及分别设于第一反应腔和第二反应腔第一电极催化剂和第二电极催化剂；反应原料在第一反应腔吸热分解成第一组分和第二组分；第一组分经过第一电极催化剂后变成带电离子，并透过电解质膜进入到第二反应腔内，与第二反应腔内第二组分发生逆分解反应；随着第一组分的移动，使得第一电极催化剂和第二电极催化剂之间产生电势，太阳能集热器为第一反应腔提供分解反应所需热量，原料循环供给装置用于两个反应腔内反应产物交换。本发明专利技术化学反应循环过程物质守恒，不消耗额外化学能，仅依靠太阳热能对外高效输出电能，清洁高效，无废弃物排放。

A High Efficiency Solar Power Generation Device

The invention discloses an efficient solar power generating device, which comprises a solar collector, a material circulating supply device, a first reaction chamber, a second reaction chamber, an electrolyte film and a first electrode catalyst and a second electrode catalyst respectively arranged in the first and second reaction chambers; the reaction raw material is endothermically decomposed into the first and second components; the first component passes through the first reaction chamber. The first electrode catalyst becomes charged ions and enters the second reaction chamber through electrolyte membrane, which reacts inversely with the second component in the second reaction chamber. With the movement of the first component, the potential between the first electrode catalyst and the second electrode catalyst is generated. The solar collector provides the heat needed for the first reaction chamber for decomposition reaction, and the feed recycling device. It is used for the exchange of reaction products in two reaction chambers. The chemical reaction cycle process of the invention is material conservation, does not consume additional chemical energy, and only relies on solar thermal energy to output electric energy efficiently, which is clean and efficient, and has no waste discharge.

【技术实现步骤摘要】
一种高效太阳能发电装置
本专利技术能源
，涉及一种发电装置，尤其涉及一种高效太阳能发电装置。
技术介绍
随着传统能源消耗量的加剧以及随之而来的环境污染愈发严重，清洁高效的能源利用日益引起世界各国政府和研究机构的重视。电能是能量品位最高且应用最为广泛的二次能源，但传统的热力发电方式装置庞大，效率受卡诺循环限制，且要消耗大量化石能源。太阳能是一种分布广泛、储量巨大、清洁环保的可再生能源，通过太阳能发电有望成为解决能源问题的有效途径之一。传统太阳能发电装置主要分为两种：光伏发电和光热发电。光伏发电应用比较灵活而广泛，其利用半导体材料通过太阳辐射使电子跃迁形成电势差而对外发电，但其效率收到温度影响，随着光伏电池温度升高而急剧下降，难以在较高能流密度、较高温度下应用。目前多节光伏电池实验室最高效率可以达到46％，但其成本高昂，且生产过程对环境污染严重，尚难以大规模应用。光热发电需要通过聚光装置将光线聚焦而形成高温，再通过传统热力发电装置带动发电机发电，其装置规模较大，占地面积大，一次性投资成本较高，难以灵活应用。
技术实现思路
鉴于上述技术问题，本专利技术的目的是提供了一种高效太阳能发电装置，以太阳热能驱动高效发电，可以即可大规模发电，也可满足分布式发电而灵活应用，降低发电成本。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是：一种高效太阳能发电装置，其特征在于：包括太阳能集热器、原料循环供给装置、第一反应腔、第二反应腔、位于两个反应腔之间的电解质膜、以及分别设于第一反应腔和第二反应腔第一电极催化剂和第二电极催化剂；所述第一反应腔用于发生反应原料的吸热分解反应，反应原料在第一反应腔内吸热分解成第一组分和第二组分；其中第一组分经过第一电极催化剂后变成带电离子，电离子在化学势差的作用下透过电解质膜进入到第二反应腔内，与第二反应腔内的第二组分一起在第二电极催化剂的催化作用下发生逆分解反应，重新生成反应原料；随着第一组分以带电离子形式的移动，使得第一电极催化剂和第二电极催化剂之间产生电势，第一反应腔内的反应原料和第二反应腔内的第二组分称为反应工质对。所述太阳能集热器设于第一反应腔顶部，用于为第一反应腔提供分解反应所需热量；所述原料循环供给装置用于将第二反应腔内反应产生的反应原料源源不断的送入第一反应腔内，并将第一反应腔内吸热分解成生成的第二组分源源不断送入到第二反应腔内，使得第一反应腔内分解反应和第二反应腔内逆分解反应均持续进行。作为改进，所述第一组分为单质或者化合物，所述第二组分为单质、化合物或者混合物。作为改进，需要传导氧离子时，反应工质对可以为：水和氢气，二氧化碳和一氧化碳；需要传导氢离子时，反应工质对可以为：水和氧气，氨气和氮气，碳氢化合物和一氧化碳，碳氢化合物和二氧化碳；需要传导碳酸根离子时，反应工质对可以为：碳酸盐和所对应的金属单质。作为改进，所述电解质膜根据不同反应工质对所需传导的离子不同而改变：需要传导氧离子时，所述电解质膜材料选自于以下材料中的一种：BaxSr1-xCoyFe1-yO3-δ，其中：0≤x≤1，0≤y≤1，0≤δ≤3；CeO2；ZrO2；Y2O3；La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ，其中：0≤x≤1，0≤y≤1，0≤δ≤3；需要传导氢离子时，所述电解质膜材料选自于以下材料中的一种：Nafion膜；Ba3-xKxHx(PO4)2，其中0≤x≤3；SrZr0.95Y0.05O3-x，其中0≤x≤3；需要传导碳酸根离子时，所述电解质膜材料选自于以下材料中的一种：掺杂熔融碳酸盐的La1-xSrxCo1-yFeyO3-d，其中：0≤x≤1，0≤y≤1，0≤δ≤3；掺杂Y2O3和熔融碳酸盐的ZrO2；掺杂Gd2O3和熔融碳酸盐的CeO2。作为改进，所述第一反应腔内反应温度为20℃～2500℃。作为改进，所述太阳能集热器为光伏电池、平板式太阳能集热器、抛物槽式太阳能集热器、塔式太阳能集热器、碟式太阳能集热器以及菲涅尔式太阳能集热器中任意一种或者多种组合。作为改进，所述化学势差为离子浓度差、分压差或电势差。作为改进，所述高效太阳能发电装置的第一反应腔和第二反应腔为方形、圆柱形、圆台形、圆锥形、棱柱形、棱台型、棱锥形、圆盘形、圆筒形、圆环形、纺锤形以及螺线管形中任意一种形状。本专利技术有益效果是：从上述技术方案可以看出，本专利技术的高效太阳能发电装置具有以下有益效果：(1)本专利技术化学反应循环过程物质守恒，不消耗额外化学能，仅依靠太阳能对外高效输出电能；(2)本专利技术发电过程没有叶轮机械运动，没有噪音，且装置形状和大小可以依据需要灵活变化；(3)本专利技术利用太阳能可以在室温至2500℃间恒温高效使用，可以与现在各种太阳能集热聚光方式(例如：平板式太阳能集热器、抛物槽式太阳能集热器、塔式太阳能集热器、碟式太阳能集热器、菲涅尔式太阳能集热器)结合，可以直接作为太阳能接收器被加热，也可以通过导热介质被太阳能加热，同时也可以与储热装置结合利用；(4)本专利技术还可以和传统太阳能光伏电池结合使用，即由光伏电池作为太阳能集热器，以其光伏电池余热再利用发电，达到更高太阳能发电效率，清洁环保，在能源、交通运输、军事、电子器件等方面具有重要意义。附图说明图1为本专利技术高效太阳能发电装置的结构示意图；图2为以水和氢气为工质对时的装置热能发电效率示意图。附图说明：1-第一反应腔，2-第二反应腔，3-电解质膜，4-第一电极催化剂，5-第二电极催化剂，6-太阳能集热器。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，本专利技术提供一种高效太阳能发电装置，包括太阳能集热器6、原料循环供给装置、第一反应腔1、第二反应腔2、电解质膜3、第一电极催化剂4和第二电极催化剂5，电解质膜3位于第一反应腔1和第二反应腔2之间，第一电极催化剂4设于第一反应腔1内，第二电极催化剂5设于第二反应腔2内，并且第一电极催化剂4和第二电极催化剂5分别紧密贴合在电解质膜3两侧；所述第一反应腔1用于发生反应原料的吸热分解反应，反应原料在第一反应腔1内吸热分解成第一组分和第二组分；其中第一组分经过第一电极催化剂4后变成带电离子，电离子在化学势差的作用下透过电解质膜3进入到第二反应腔2内，与第二反应腔2内的第二组分一起在第二电极催化剂5的催化作用下发生逆分解反应，重新生成反应原料；随着第一组分以带电离子形式的移动，使得第一电极催化剂4和第二电极催化剂5之间产生电势，第一反应腔1内的反应原料和第二反应腔2内的第二组分称为反应工质对。所述太阳能集热器6设于第一反应腔顶部，用于为第一反应腔提供分解反应所需热量；所述原料循环供给装置用于将第二反应腔2内反应产生的反应原料源源不断的送入第一反应腔1内，并将第一反应腔1内吸热分解成生成的第二组分源源不断送入到第二反应腔2内，使得第一反应腔1内分解反应和第二反应腔2内逆分解反应均持续进行。本实施例中，所述太阳能集热器6为平板式太阳能集热器、抛物槽式太阳能集热器、塔式太阳能集热器、碟式太阳能集热器以及菲涅尔式太阳能集热器中任意一种或者多种组合，所述第一反应腔1内反应温度为20℃～2500℃。需要指出的是虽然水分解和CO2分解温度都远高于2500℃，但是在低于2500℃时也有一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效太阳能发电装置，其特征在于：包括太阳能集热器、原料循环供给装置、第一反应腔、第二反应腔、位于两个反应腔之间的电解质膜、以及分别设于第一反应腔和第二反应腔第一电极催化剂和第二电极催化剂；所述第一反应腔用于发生反应原料的吸热分解反应，反应原料在第一反应腔内吸热分解成第一组分和第二组分；其中第一组分经过第一电极催化剂后变成带电离子，电离子在化学势差的作用下透过电解质膜进入到第二反应腔内，与第二反应腔内的第二组分一起在第二电极催化剂的催化作用下发生逆分解反应，重新生成反应原料；随着第一组分以带电离子形式的移动，使得第一电极催化剂和第二电极催化剂之间产生电势，第一反应腔内的反应原料和第二反应腔内的第二组分称为反应工质对；所述太阳能集热器设于第一反应腔顶部，用于为第一反应腔提供分解反应所需热量；所述原料循环供给装置用于将第二反应腔内反应产生的反应原料源源不断的送入第一反应腔内，并将第一反应腔内吸热分解成生成的第二组分源源不断送入到第二反应腔内，使得第一反应腔内分解反应和第二反应腔内逆分解反应均持续进行。

【技术特征摘要】
1.一种高效太阳能发电装置，其特征在于：包括太阳能集热器、原料循环供给装置、第一反应腔、第二反应腔、位于两个反应腔之间的电解质膜、以及分别设于第一反应腔和第二反应腔第一电极催化剂和第二电极催化剂；所述第一反应腔用于发生反应原料的吸热分解反应，反应原料在第一反应腔内吸热分解成第一组分和第二组分；其中第一组分经过第一电极催化剂后变成带电离子，电离子在化学势差的作用下透过电解质膜进入到第二反应腔内，与第二反应腔内的第二组分一起在第二电极催化剂的催化作用下发生逆分解反应，重新生成反应原料；随着第一组分以带电离子形式的移动，使得第一电极催化剂和第二电极催化剂之间产生电势，第一反应腔内的反应原料和第二反应腔内的第二组分称为反应工质对；所述太阳能集热器设于第一反应腔顶部，用于为第一反应腔提供分解反应所需热量；所述原料循环供给装置用于将第二反应腔内反应产生的反应原料源源不断的送入第一反应腔内，并将第一反应腔内吸热分解成生成的第二组分源源不断送入到第二反应腔内，使得第一反应腔内分解反应和第二反应腔内逆分解反应均持续进行。2.如权利要求1所述的高效太阳能发电装置，其特征在于：所述第一组分为单质或者化合物，所述第二组分为单质、化合物或者混合物。3.如权利要求2所述的高效太阳能发电装置，其特征在于：需要传导氧离子时，反应工质对可以为：水和氢气，二氧化碳和一氧化碳；需要传导氢离子时，反应工质对可以为：水和氧气，氨气和氮气，碳氢化合物和一氧化碳，碳氢化合物和二氧化碳；需要传导碳酸根离子时，反应工质对可以为：碳酸盐和所对应的金属单质。4.如权利要求1所述的高效太阳能发电装...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡雪蛟，王宏圣，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42