反电渗析热能发电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种反电渗析热能发电装置，包括极室和对极室进行加热的热源，极室中设有电解质溶液，极室通过离子选择性通透膜分隔为高浓度电解质溶液室和低浓度电解质溶液室，两个电解质溶液室中分别插设有惰性电极；电解质溶液为酸溶液、碱溶液或盐溶液；酸溶液中，阴离子在水中的放电顺序在OH

Anti electrodialysis thermal energy generating unit

The utility model discloses a reverse electrodialysis heat generating device, including room and chamber heat heating, an electrolyte solution chamber, chamber by ion permselective membrane separated into high concentration electrolyte solution chamber and low concentration electrolyte solution chamber, two chamber electrolyte solution were inserted with inert electrode; electrolyte solution for acid, alkali or salt solution; acid solution, anion in water discharge sequence in OH

【技术实现步骤摘要】
反电渗析热能发电装置
本技术属于发电
，尤其涉及一种反电渗析热能发电装置。
技术介绍
当前，我国能源利用仍然存在着利用效率低、经济效益差，生态环境压力大的主要问题。工业热能利用率低是造成能耗高的重要原因，我国至少50％的工业耗能以各种形式的余热被直接废弃，其中余热可回收率达60％，折合约9亿吨标准煤燃烧所释放的热量，约占我国能源消耗总量的1/4，故我国余热利用率提升空间大，节能潜力巨大。反电渗析发电技术是一种将离子交换膜两侧因浓度差造成的能量势差直接转化成电能的方法。在江河入海口存在大量天然的盐差能，广受研究工作者青睐。传统反电渗析发电技术采用阴阳离子选择性透过膜交替安装且多组膜对叠加的结构，以海水做为高浓度溶液，河水做为低浓度溶液进行发电，其具有以下特点：需要源源不断地供给经过预处理的海水与河水，且海水与河水预处理成本高；离子选择性透过膜易受污染。另有一种基于反电渗析发电技术的发电方法，被称为thermal-drivenelectrochemicalgenerator(TDEG)，其将反电渗析装置与热分离器相结合，选用碳酸氢铵溶液作为工作溶液，并通过热分离器获得反电渗析发电所需的浓溶液与稀溶液，达到了余热利用的目的。但目前这种方法仍存在发电效率低、热能可利用温度范围受限、发电系统结构复杂等缺陷[因此，有必要开发一种能利用热能发电，尤其利用低温工业余热发电，且发电效率高、热能可利用温度范围大、可持续、无污染、结构简单的发电装置。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单，成本较低、能充分利用各种低品位热直接转化为电能、无需持续供给电解质溶液、溶液浓度差可自动维持、能在热源中长时间持续工作且对离子选择性透过膜无污染的反电渗析热能发电装置。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案：一种反电渗析热能发电装置，包括极室和对极室进行加热的热源，所述极室中设有电解质溶液，所述极室通过离子选择性通透膜分隔为高浓度电解质溶液室和低浓度电解质溶液室，所述高浓度电解质溶液室和低浓度电解质溶液室中分别插设有惰性电极；所述电解质溶液为酸溶液、碱溶液或盐溶液；所述酸溶液中，阴离子在水中的放电顺序在OH-之后；所述碱溶液中，阳离子在水中的放电顺序在H+之后；所述盐溶液中，阴离子在水中的放电顺序在OH-之后，且阳离子在水中的放电顺序在H+之后。上述的反电渗析热能发电装置，优选的，所述电解质溶液为酸溶液时，所述离子选择性通透膜为阳离子选择性通透膜。上述的反电渗析热能发电装置，优选的，所述酸溶液包括H2SO4溶液、HF溶液或HNO3溶液。上述的反电渗析热能发电装置，优选的，所述电解质溶液为碱溶液时，所述离子选择性通透膜为阴离子选择性通透膜。上述的反电渗析热能发电装置，优选的，碱溶液包括NaOH溶液、KOH溶液或LiOH溶液。上述的反电渗析热能发电装置，优选的，所述电解质溶液为盐溶液时，所述离子选择性通透膜为阳离子选择性通透膜或阴离子选择性通透膜。上述的反电渗析热能发电装置，优选的，所述盐溶液包括Na2SO4溶液、K2SO4溶液或Li2SO4溶液。上述的反电渗析热能发电装置，优选的，所述阳离子选择性通透膜为阳离子交换膜或无机纳米通道阳离子选择性透过膜。上述的反电渗析热能发电装置，优选的，所述阴离子选择性通透膜为阴离子交换膜或无机纳米通道阴离子选择性透过膜。上述的反电渗析热能发电装置，优选的，所述高浓度电解质溶液室和低浓度电解质溶液室上均设有注水口。上述的反电渗析热能发电装置，优选的，所述极室中还设有用于减小离子选择性通透膜两侧渗透压差的惰性电解质；所述高浓度电解质溶液室和低浓度电解质溶液室中，惰性电解质的浓度相等。上述的反电渗析热能发电装置，优选的，所述惰性电解质满足以下条件：（1）阴离子在水中放电顺序在OH-之后，且阳离子放电顺序在H+之后；（2）不含产生电势差的离子，不与电解质溶液中的离子反应。上述的反电渗析热能发电装置，优选的，所述惰性电解质还满足以下条件：（3）与产生电势差的离子同号的离子为二价或二价以上。本技术的的反电渗析热能发电装置，为单膜两隔室型反电渗析装置，其基本原理是基于溶液浓度差膜扩散，将低温热源转换为电势能。本技术包括四种类型：阳离子酸溶液型、阳离子盐溶液型、阴离子碱溶液型和阴离子盐溶液型。阳离子酸溶液型反电渗析热能发电装置的发电原理在于：电解质溶液采用酸溶液，该酸溶液的特点在于，阴离子在水中放电顺序在OH-之后。离子选择性通透膜为阳离子交换膜或无机纳米通道阳离子选择性透过膜，电极采用惰性电极。H+透过阳离子选择性通透膜从高浓度酸溶液扩散到低浓度酸溶液中，使高浓度侧带负电，低浓度侧带正电，在膜两侧产生电势差。两极接通后，由于阴离子在水中放电顺序在OH-之后，则高浓度酸溶液中的水分子失电子（2H2O-4e-=O2↑+4H+）；低浓度酸溶液中的H+得电子（2H++2e-=H2↑）；高浓度一侧生成的H+再透过膜扩散到低浓度一侧进行放电，如此循环，该循环过程阳离子通透膜两侧浓度差可自动维持，当水消耗一定量时，补充水即可。阳离子盐溶液型反电渗析热能发电装置的发电原理在于：电解质溶液采用盐溶液，该盐溶液的特点在于，阴离子在水中的放电顺序在OH-之后或与OH-相同，且阳离子在水中的放电顺序在H+之后。离子选择性通透膜为阳离子交换膜或无机纳米通道阳离子选择性透过膜，电极采用惰性电极。阳离子透过阳离子选择性通透膜从高浓度盐溶液扩散到低浓度盐溶液中，使高浓度侧带负电，低浓度侧带正电，在膜两侧产生电势差。两极接通后，由于阴离子在水中的放电顺序在OH-之后，且阳离子在水中的放电顺序在H+之后，则高浓度盐溶液中的水分子失电子（2H2O-4e-=O2↑+4H+）；低浓度盐溶液中的水分子得电子（4H2O+4e-=2H2↑+4OH-）；高浓度一侧生成的H+再透过膜与低浓度一侧生成的OH-中和，如此循环，该循环过程阳离子通透膜两侧浓度差可自动维持，当水消耗一定量时，补充水即可。阴离子碱溶液型反电渗析热能发电装置的发电原理在于：电解质溶液采用碱溶液，该碱溶液的特点在于，阳离子在水中的放电顺序在H+之后。离子选择性通透膜为阴离子交换膜或无机纳米通道阴离子选择性透过膜，电极采用惰性电极。OH-透过阴离子选择性通透膜从高浓度碱溶液扩散到低浓度碱溶液中，使高浓度侧带正电，低浓度侧带负电，在膜两侧产生电势差。两极接通后，则低浓度溶液中的OH-失电子（4OH-－4e-=O2↑+2H2O）；由于阳离子在水中的放电顺序在H+之后，则高浓度溶液中的水分子得电子（4H2O+4e-=2H2↑+4OH-）；高浓度一侧生成的OH-再透过膜扩散到低浓度一侧进行放电，如此循环，该循环过程阴离子选择性通透膜两侧浓度差可自动维持，当水消耗一定量时，补充水即可。阴离子盐溶液型反电渗析热能发电装置的发电原理在于：电解质溶液采用盐溶液，该盐溶液的特点在于，阴离子在水中的放电顺序在OH-之后，且阳离子在水中的放电顺序在H+之后。离子选择性通透膜为阴离子交换膜或无机纳米通道阴离子选择性透过膜，电极采用惰性电极。阴离子透过阴离子选择性通透膜从高浓度盐溶液扩散到低浓度盐溶液中，使高浓度侧带正电，低浓度侧带负电，在膜两侧产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反电渗析热能发电装置，其特征在于，包括极室和对极室进行加热的热源，所述极室中设有电解质溶液，所述极室通过离子选择性通透膜分隔为高浓度电解质溶液室和低浓度电解质溶液室，所述高浓度电解质溶液室和低浓度电解质溶液室中分别插设有惰性电极；所述电解质溶液为酸溶液、碱溶液或盐溶液；所述酸溶液中，阴离子在水中的放电顺序在OH

【技术特征摘要】
1.一种反电渗析热能发电装置，其特征在于，包括极室和对极室进行加热的热源，所述极室中设有电解质溶液，所述极室通过离子选择性通透膜分隔为高浓度电解质溶液室和低浓度电解质溶液室，所述高浓度电解质溶液室和低浓度电解质溶液室中分别插设有惰性电极；所述电解质溶液为酸溶液、碱溶液或盐溶液；所述酸溶液中，阴离子在水中的放电顺序在OH-之后；所述碱溶液中，阳离子在水中的放电顺序在H+之后；所述盐溶液中，阴离子在水中的放电顺序在OH-之后，且阳离子在水中的放电顺序在H+之后。2.根据权利要求1所述的反电渗析热能发电装置，其特征在于，所述电解质溶液为酸溶液时，所述离子选择性通透膜为阳离子选择性通透膜。3.根据权利要求1所述的反电渗析热能发电装置，其特征在于，所述电解质溶液为碱溶液时，所述离子选择性通透膜为阴离子选择性通透膜。4.根据权利要求1所述的反电渗析热能发电装置，其特征在于，所述电解质溶液为盐溶液时，所述离子选择性通透膜为阳离子选择性通透膜或阴离子选择性通透膜。5.根据权利要求1～4任一项所述的反电渗析热能发电装置，其特征在于，所述极室中还设有用于减小离子选择性通透膜两侧渗透压差的惰性电解质...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹业峰，何建军，陈荐，郭超然，余熙子，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：新型
国别省市：湖南,43