專利名稱：一種太陽能發(fā)電蓄電一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于堿金屬熱電轉(zhuǎn)換與鈉硫電池的太陽能發(fā)電蓄電一體化裝置。
背景技術(shù)：
太陽能是一種干凈的可再生的新能源，太陽能發(fā)電是最理想的新能源，現(xiàn)有的太陽能發(fā)電技術(shù)主要是太陽能光伏電池發(fā)電和聚光太陽能熱發(fā)電。太陽能熱發(fā)電的原理是利用太陽能的熱量將水加熱成蒸汽，蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來發(fā)電。本發(fā)明不同于以上兩種方式，是通過堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能，不再使用汽輪-發(fā)電機(jī)組。此外，本發(fā)明還利用鈉硫電池儲(chǔ)能，達(dá)到發(fā)電+蓄電的功能。本發(fā)明裝置由太陽能集熱器，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器和鈉硫電池組成。太陽能集熱器是將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，按照結(jié)構(gòu)可以分為平板集熱器和聚光集熱器，聚光集熱器可使陽光聚焦獲得高溫，焦點(diǎn)可以是點(diǎn)狀或線狀。堿金屬熱電轉(zhuǎn)換是利用Beta-氧化鋁固體電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性、用堿金屬(鈉、 鉀或者鈉鉀合金)作工質(zhì)，以熱再生濃度差電池過程為工作原理的熱電能量直接轉(zhuǎn)換新技術(shù)。堿金屬熱電轉(zhuǎn)換的理論效率接近卡諾循環(huán)效率，是至今發(fā)現(xiàn)的所有熱電轉(zhuǎn)換方式中效率最高的。在國(guó)外已經(jīng)實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用到空間電源、余熱發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)等方面。鈉硫電池是一種以金屬鈉為負(fù)極、硫?yàn)檎龢O、以Beta-氧化鋁為電解質(zhì)隔膜的二次電池。在一定的工作度下，鈉離子透過電解質(zhì)隔膜與硫之間發(fā)生的可逆反應(yīng)，形成能量的釋放和儲(chǔ)存。鈉硫電池用于儲(chǔ)能具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在原材料和制備成本低、能量和功率密度大、效率高、不受場(chǎng)地限制、維護(hù)方便等方面。鈉硫電池在日本已進(jìn)入商品化實(shí)施階段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能發(fā)電蓄電一體化裝置?！N太陽能發(fā)電蓄電一體化裝置，太陽能集熱器2與堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5相連，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5與鈉硫電池4相連，太陽能集熱器2由支撐結(jié)構(gòu)1支撐，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5和鈉硫電池4外部裝有保溫材料3 ；所述堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5的構(gòu)造為熱端6連接 Beta-氧化鋁固體電解質(zhì)8和蒸發(fā)器12，蒸發(fā)器12連接吸液芯11，吸液芯11與冷凝器9相連，冷凝器9外部為冷端10，外壁7布滿整個(gè)裝置外部。太陽能集熱器2與堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5的熱端6相連。堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5的冷端10與鈉硫電池4相連。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器，將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能，提高了太陽能發(fā)電的效率；堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器與汽輪-發(fā)電機(jī)組相比，無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，運(yùn)行穩(wěn)定且無需維護(hù)，此外無需專門的水源冷卻，實(shí)用于缺水地區(qū)；堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器質(zhì)量和體積小， 便于攜帶；鈉硫電池可以將電能儲(chǔ)存，在夜間或陰雨天保證負(fù)載用電；鈉硫電池的工作溫度和堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器的冷端工作溫度在同一區(qū)間內(nèi)，將鈉硫電池置于堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器的冷端可以充分利用堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器的工作余熱，提高太陽能的利用效率。


圖1為太陽能發(fā)電蓄電一體化裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2為堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)圖；圖中，1-太陽能集熱器支撐結(jié)構(gòu)、2-太陽能集熱器、3-保溫材料、4-鈉硫電池、 5-堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器、6-堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器熱端、7-堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器外壁、8-Beta-氧化鋁固體電解質(zhì)、9-堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器冷凝器、10-堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器冷端、11-吸液芯、 12-蒸發(fā)器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1太陽能發(fā)電蓄電一體化裝置(如圖1所示)，太陽能集熱器2與堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5相連，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5與鈉硫電池4相連，太陽能集熱器2由支撐結(jié)構(gòu)1支撐，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5和鈉硫電池4外部裝有保溫材料3 ；堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5的構(gòu)造(如圖2 所示)為熱端6連接Beta-氧化鋁固體電解質(zhì)8和蒸發(fā)器12，蒸發(fā)器12連接吸液芯11， 吸液芯11與冷凝器9相連，冷凝器9外部為冷端10，外壁7布滿整個(gè)裝置外部，太陽能集熱器2與堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5的熱端6相連，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5的冷端10與鈉硫電池4相連。太陽輻射能經(jīng)過太陽能集熱器2收集，并傳遞給堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5將熱能轉(zhuǎn)換為電能，余熱通過堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器的冷端10傳遞給鈉硫電池4，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5和鈉硫電池4周圍用保溫材料3保溫，使堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5和鈉硫電池 4在正常工作溫度下工作。液態(tài)金屬鈉作為工作介質(zhì)在堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器5中循環(huán)。熱量經(jīng)過堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器熱端6傳遞給蒸發(fā)器12，液態(tài)鈉在蒸發(fā)器12內(nèi)蒸發(fā)變?yōu)闅鈶B(tài)，鈉蒸汽透過Beta-氧化鋁固體電解質(zhì)8到達(dá)堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器冷凝器9后，冷凝變?yōu)橐簯B(tài)并放出熱量，熱量傳遞給鈉硫電池4。液態(tài)鈉經(jīng)過吸液芯11回流到蒸發(fā)器12，到此鈉完成一個(gè)循環(huán)過程。Beta-氧化鋁固體電解質(zhì)8只透過鈉離子，因此Beta-氧化鋁固體電解質(zhì)8內(nèi)外壁形成電勢(shì)差，由此將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能。
權(quán)利要求
1.一種太陽能發(fā)電蓄電一體化裝置，其特征在于，太陽能集熱器O)與堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器( 相連，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器( 與鈉硫電池(4)相連，太陽能集熱器O)由支撐結(jié)構(gòu) (1)支撐，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器( 和鈉硫電池(4)外部裝有保溫材料(3)；所述堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器(5)的構(gòu)造為熱端(6)連接Beta-氧化鋁固體電解質(zhì)(8)和蒸發(fā)器(12)，蒸發(fā)器 (12)連接吸液芯(11)，吸液芯(11)與冷凝器(9)相連，冷凝器(9)外部為冷端(10)，外壁 (7)布滿整個(gè)裝置外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種太陽能發(fā)電蓄電一體化裝置，其特征在于，太陽能集熱器 ⑵與堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器(5)的熱端(6)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種太陽能發(fā)電蓄電一體化裝置，其特征在于，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器(5)的冷端(10)與鈉硫電池(4)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于太陽能技術(shù)領(lǐng)域的一種太陽能發(fā)電蓄電一體化裝置。該裝置主要由太陽能集熱器、堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器和鈉硫電池組成，太陽能集熱器將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，并將熱能傳遞給堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能，電能可以直接使用，也可以存儲(chǔ)在鈉硫電池中，在太陽輻射能不足時(shí)作為供電源。該裝置能夠高效的將太陽的輻射能轉(zhuǎn)化為電能，并同時(shí)具有發(fā)電和蓄電的功能，能夠有效解決偏遠(yuǎn)地區(qū)用電問題。
文檔編號(hào)H02N3/00GK102307025SQ201110274079
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者黨俊杰, 張勛, 施文博, 陸道綱, 馬文慧 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)