專利名稱：一種利用滲透能發(fā)電的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用滲透能發(fā)電的裝置，是采用自制正滲透膜及膜組件發(fā)電的裝置。
背景技術(shù)：
隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源與環(huán)境問題逐漸加劇，綠色能源受到越來越多的關(guān)注。1954年，R.E.Pattle率先提出了鹽度差能源的概念，也稱之為滲透能；據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球的滲透能大約1655TWh/年。目前能夠?qū)B透能提取出來的技術(shù)主要有兩種:基于滲透原理的減壓滲透和利用透析原理的反電滲析，近來歐洲及美國(guó)正在對(duì)減壓滲透發(fā)電進(jìn)行深入的研究。滲透能發(fā)電是根據(jù)大自然不斷尋求平衡的法則，利用液體的不同濃度來產(chǎn)生電力，是繼風(fēng)力、太陽能發(fā)電之后又一新型的環(huán)保發(fā)電技術(shù)，且不受天氣的影響。減壓滲透發(fā)電原理為:當(dāng)海水和淡水分別流過半透膜的兩側(cè)時(shí)，淡水就會(huì)在滲透壓的作用下透過半透膜到達(dá)海水側(cè)，并使得海水側(cè)壓力升高，通過能量轉(zhuǎn)換裝置可以將大量的混合自由能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。膜分離技術(shù)是一種高效的分離、濃縮、提純及凈化技術(shù)，在近年來發(fā)展迅速，已在化工、生物、醫(yī)藥、食品、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。與蒸餾、蒸發(fā)、結(jié)晶等常規(guī)分離方法相比，膜分離具有能耗低、過程簡(jiǎn)單、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，被列為21世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的高新技術(shù)之一。目前膜分離技術(shù)包括微濾、超濾、納濾、反滲透、正滲透、電滲析、氣體分離膜等，其中應(yīng)用于海水淡化的正滲透過程具有能耗低和抗污染等特點(diǎn)，應(yīng)用前景十分廣闊。正滲透是指水或其它溶劑透過天然或人造的半透膜，由低溶質(zhì)濃度側(cè)傳遞到高溶質(zhì)濃度側(cè)的過程，是自然界中廣泛存在的一種物理現(xiàn)象，近年來，正滲透技術(shù)在國(guó)內(nèi)外正受到越來越多的關(guān)注和重視，相關(guān)的研究和應(yīng)用快速發(fā)展。
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本發(fā)明提供一種利用滲透能發(fā)電的裝置，本實(shí)驗(yàn)室自制正滲透膜是該裝置膜組件的核心，其性能直接關(guān)系發(fā)電效率，本裝置的膜組件有效的消減了濃差極化，提高了發(fā)電效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用滲透能發(fā)電的裝置，是采用自制正滲透膜及膜組件發(fā)電的裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是利用滲透能發(fā)電，其裝置主要由膜組件，壓力交換器，發(fā)電機(jī)構(gòu)成，其特征在于海水經(jīng)輸送泵(I)進(jìn)入壓力交換器升壓，而后經(jīng)壓縮泵(3)調(diào)至所需壓力進(jìn)入膜組件的微濾膜(4)管程，然后海水在壓差作用下透過微濾膜(4)進(jìn)入膜組件殼程；同時(shí)將淡水經(jīng)輸送泵(5)引入膜組件的滲透膜(7)管程內(nèi)，淡水在海水滲透壓的作用下透過滲透膜進(jìn)入膜組件殼程；通過流量調(diào)節(jié)閥(8)，殼程內(nèi)的高壓稀釋海水一部分進(jìn)入壓力交換器用于壓力交換，另一部分進(jìn)入管路(10)內(nèi)用于發(fā)電。所述的膜裝置殼程流動(dòng)的是仍具有較高滲透壓的高壓稀釋海水，海水操作壓力不得高于滲透壓，以使得淡水不斷從低壓側(cè)進(jìn)入高壓側(cè)海水。所述的膜組件由中空纖維正滲透膜和中空纖維微濾膜并聯(lián)組成，可有效消減濃差極化現(xiàn)象。所述的發(fā)電后稀釋海水的壓力為常壓。所述的進(jìn)入壓力交換器的高壓稀釋海水經(jīng)壓力交換后壓力為常壓所述的發(fā)電量與膜性能密切相關(guān)，膜滲透通量越高，鹽截留率越高，發(fā)電效率越聞。所述的管路(10)內(nèi)高壓稀釋海水的壓力越高、流量越大，則發(fā)電量越大；壓力高往往導(dǎo)致正滲透過程的推動(dòng)力減小，則流量減小；所以該裝置中管路(10)內(nèi)的高壓稀釋海水的壓力和流量是負(fù)相關(guān)關(guān)系，實(shí)驗(yàn)條件需要根據(jù)膜性能進(jìn)行優(yōu)化已達(dá)到最優(yōu)發(fā)電。本發(fā)明提供一種利用滲透能發(fā)電的裝置，正滲透膜是該裝置的核心，其性能直接關(guān)系發(fā)電效率，本裝置的膜組件具有消減濃差極化功效，提高了發(fā)電效率。


圖1滲透能發(fā)電裝置圖。圖中:(1)-海水輸送泵；(2)、(8)、(9)-流量調(diào)節(jié)閥；(3)-壓縮泵；(4)-微濾膜;
(5)-淡水輸送泵；(6)-流量計(jì)；(7)-正滲透膜；(10)-管路；箭頭方向?yàn)橐后w流動(dòng)方向。
具體實(shí)施例方式下面以實(shí)施例具體 說明與本發(fā)明有關(guān)的實(shí)施方案，僅僅是用來說明本發(fā)明的實(shí)施方案的有限例子，并不限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的全部范圍體現(xiàn)在前面的各項(xiàng)權(quán)利要求中。實(shí)施例1參見圖1，正滲透膜(7)采用自制的正滲透膜，其面積IOm2 ;海水鹽質(zhì)量濃度為3%、流量為200L/h。調(diào)節(jié)流量控制閥至水流(10)的流量為200L/h，水流(10)的壓力為IMPa，功率相當(dāng)于50J/s ;泵總能耗功率為15W。實(shí)施例2參見圖1，正滲透膜(7)采用自制的正滲透膜，其面積IOm2 ;海水鹽質(zhì)量濃度為3%、流量為200L/h。調(diào)節(jié)流量控制閥至水流(10)的流量為250L/h，水流(10)的壓力為0.7MPa，功率相當(dāng)于42J/s ;如果水力的發(fā)電效率為90%則產(chǎn)電功率為37W。實(shí)施例3參見圖1，正滲透膜(7)采用自制的正滲透膜，其面積5m2 ;海水鹽質(zhì)量濃度為3%、流量為150L/h。調(diào)節(jié)流量控制閥至水流(10)的流量為110L/h，水流(10)的壓力為1.1MPa,功率相當(dāng)于31J/s ;如果發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率為60%則產(chǎn)電功率為19W。實(shí)施例4參見圖1，正滲透膜(7)采用自制的正滲透膜，其面積IOm2 ;海水鹽質(zhì)量濃度為3%、流量為150L/h。調(diào)節(jié)流量控制閥至水流(10)的流量為170L/h，水流(10)的壓力為
0.9MPa，功率相當(dāng)于38J/s。
權(quán)利要求
1.一種利用滲透能發(fā)電的裝置，其特征在于海水經(jīng)輸送泵(I)進(jìn)入壓力交換器升壓，而后經(jīng)壓縮泵(3)調(diào)至所需壓力進(jìn)入膜組件的微濾膜(4)管程，然后海水在壓差作用下透過微濾膜(4)進(jìn)入膜組件殼程；同時(shí)將淡水經(jīng)輸送泵(5)引入膜組件的自制滲透膜(7)管程內(nèi)，淡水在海水滲透壓的作用下透過滲透膜進(jìn)入膜組件殼程；通過流量調(diào)節(jié)閥(8)，殼程內(nèi)的高壓稀釋海水一部分進(jìn)入壓力交換器用于壓力交換，另一部分進(jìn)入管路(10)內(nèi)用于發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用滲透能發(fā)電的裝置，其特征是所述的膜裝置殼程流動(dòng)的是仍具有較高滲透壓的高壓稀釋海水，海水操作壓力須低于該滲透壓，以使得淡水不斷從低壓側(cè)進(jìn)入高壓海水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用滲透能發(fā)電的裝置，其特征是所述的膜組件由中空纖維正滲透膜和中空纖維微濾膜并聯(lián)組成，可有效消減海水流動(dòng)方向上的濃差極化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用滲透能發(fā)電的裝置，其特征是所述的高壓稀釋海水經(jīng)發(fā)電機(jī)后壓力為常壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用滲透能發(fā)電的裝置，其特征是所述的進(jìn)入壓力交換器的高壓稀釋海水經(jīng)壓力交換后壓力為常壓
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用滲透能發(fā)電的裝置，其特征是所述的發(fā)電量與膜性能密切相關(guān)，膜滲透通量越高，鹽截留率越高，發(fā)電效率越高。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用滲透能發(fā)電的裝置，其特征是所述的管路(10)內(nèi)高壓稀釋海水的壓力越高 、流量越大，則發(fā)電量越大；壓力高往往導(dǎo)致正滲透過程的推動(dòng)力減小，則流量減小；所以該裝置中管路(10)內(nèi)的高壓稀釋海水的壓力和流量是負(fù)相關(guān)的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)條件需要根據(jù)膜性能進(jìn)行優(yōu)化已達(dá)到最大發(fā)電功率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用滲透能發(fā)電的裝置，其原理是減壓滲透發(fā)電，其特征是將具有高滲透能的海水引入膜組件，淡水在滲透壓作用下透過滲透膜進(jìn)入海水一側(cè)而得到高壓稀釋海水，其中一部分高壓稀釋海水用于回收水壓，一部分用于發(fā)電。膜性能對(duì)發(fā)電量影響極大，該滲透能發(fā)電裝置采用自制可消除濃差極化的膜組件以及具有高滲透通量的自制正滲透膜作為膜組件的核心，發(fā)電功率可達(dá)3-4W/m2，具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C02F9/02GK103172189SQ201310120190
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者劉必前, 任曉靈, 楊海軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所, 劉必前