基于余热利用的光伏发电与海水淡化耦合系统及方法

发布时间: 2023-10-23

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式：合作开发

成果类型：发明专利

行业领域：

新能源及节能技术,高端装备制造产业,新能源产业,节能环保产业

成果介绍

电渗析技术具有响应快、稳定性高和结构简单的优点，适用于海岛等中小型海水淡化工程。然而，当前的电渗析技术仍存在脱盐效果不彻底、输出水质较差、水回收率低的缺点，这归因于电渗析传质过程较慢、膜的离子选择性和离子通量较低。目前电渗析技术侧重于改进离子选择性膜，工艺复杂且造价昂贵，尚无有效的调控方式。鉴于上述问题，本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于余热利用的光伏发电与海水淡化耦合系统及方法。将等离子激元太阳能电池用于聚光光伏发电，将掺纳米颗粒海水用于光分频，同时利用相变储热器收集光伏发电单元的热量，并对电渗析单元稳定持续供热，从而提高盐离子去除率并降低能耗。系统不间断电渗析过程所需电能来自光伏发电单元，无需外界供电；通过调节电渗析单元的串联或并联数量还可动态调整电能与淡水的产出比例，从而满足实际用电和用水需求。

成果亮点

本项目设计了一种基于余热利用的光伏发电与海水淡化耦合系统及方法，其中，光伏发电单元包括线性菲涅尔透镜、分频冷却管、太阳能电池和集热管，海水供应单元包括海水储罐和预处理储罐，储热与控温单元包括相变储热器和换热器，电渗析单元包括电极、离子选择性膜、淡化室和浓缩室、极室、浓缩液和淡化液储罐，储电与控制单元包括蓄电池组和电路控制器。入射太阳光通过先聚光后分频模式实现光伏发电，掺纳米颗粒海水吸收长波段光能并透过短波段光能，相变储热器收集储存光伏发电单元热量并向电渗析单元供热，提高盐去除率。所述系统通过余热回收与电能自供给，同时提高光伏发电和海水脱盐性能，可实现不间断运行并动态调节电能与淡水的产出比例。

团队介绍

研究团队依托动力及工程热物理双一流“A+”学科，以及国家西部能源研究院、热科学与工程国际合作联合实验室、热流科学与工程教育部重点实验室、能源与环境中的热质传递国际联合研究中心和陕西省氢燃料电池性能提升中心等国家级和省部级科研平台，具备国内领先的科研条件。研究团队长期从事复杂热质输运过程调控与数值仿真、电子器件热管理、储能与节能技术、氢能与燃料电池技术以及新能源高效利用等领域的研究工作。研究成果曾获2009年国家技术发明二等奖1项，2015年国家技术发明二等奖1项，2015年国家科技进步二等奖1项，2017年国家科技进步奖（创新团队）1项，2020年陕西省自然科学一等奖1项。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”融合创新制冷产业科技服务团 (中国制冷学会) 评价时间：2023-11-06

刘业凤

上海理工大学

教授

综合评价

该成果将余热回收与光伏发电用于电渗析海水淡化中，摒弃了外界供电的传统方法，在节能与能效方面做到了平衡，实现不间断运行的可能。该科技成果在能源和环境领域具有广泛的应用前景。随着全球能源短缺和环境污染问题的加剧，人们对可再生能源和环境保护的重视程度不断提高。而该系统及方法将光伏发电、海水淡化和余热利用有机结合起来，实现了能源的高效利用和环境的友好保护，符合当前的市场需求和政策导向。

评价单位：“科创中国”融合创新制冷产业科技服务团 (中国制冷学会) 评价时间：2023-10-27

刘方

上海电力大学

教授

综合评价

本项目适用于燃料电池热管理技术领域，特别是一种基于热泵和相变储热的燃料电池热管理系统。在热管理系统能效比方面论证不足，没有进行市场应用前景及经济效益（行业情况、对应的市场规模、盈利前景等）的分析，并需要进一步明确发展规划（发展模式、路径等）。总体而言，该项目技术思路方向很好，未来市场空间可能较大，值得支持。

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