一种利用苦咸水发电的发电装置及其发电方法与流程

1.本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种利用苦咸水发电的发电装置及其发电方法。


背景技术：

2.作为最大的盐碱土地区，西部的盐碱地比例高，大部分重度盐碱化土地长期无法利用。据统计，西部盐碱土地面积达11万平方公里，约占盐碱土地面积的1/3，现有耕地的32.6％已出现次生盐碱化。在西部地区的冬春两季，利用大量淡水漫灌盐碱地，对盐碱地进行压碱洗盐。西部地区南部的土地每年必须经过这样的压碱洗盐，才可以在来年种植作物。土壤经过数年反复洗压，原来每升水洗出的盐由4.4克飙升到10克。压碱洗盐后的水当中含有浓度非常高的盐分被收集在水塘当中，无法处理也无法利用。新疆地区春冬季节，温度极低，有好几个月在零度以下，而当地日照时间长，利用该温度和日照可以获得一定的能源。
3.全球科学家一直在努力探索新的更为安全的发电方式，利用海水“渗透压”发电即是新近推出的一种，常见的渗透压发电是利用液体的渗透原理，当淡水和海水在一起时，由于淡水的盐度大大低于海水，两者就会发生物理渗透反应，即淡水向海水渗透，从而可能产生巨大的海水渗透压，最后通过特别的设备即可形成水流推动水轮或涡轮机发出电力。而西部地区苦咸水资源得不到利用，现有淡化设备成本高，且需要大量的人力以及物力，且设备不便于搬运，不利于使用。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：为了解决西部地区苦咸水资源得不到利用，现有淡化设备成本高，且需要大量的人力以及物力，且设备不便于搬运，不利于使用的问题，现提供了一种利用苦咸水发电的发电装置及其发电方法。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用苦咸水发电的发电装置，该装置设置在苦咸水塘内，包括设置在苦咸水塘内的第一隔板、第二隔板和第三隔板，并实现将苦咸水塘分隔成相互隔开的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，所述第二区域和第四区域密封设置，所述第一隔板上设置有将第一区域和第二区域连通的第一连通机构，所述第二隔板上设有连通第二区域和第三区域的渗透压发电机，所述第二隔板上设置有将第二区域和第四区域连通的第二连通机构，所述第三隔板上设置有将第三区域和第四区域连通的第三连通机构，所述第一区域内设置有加热机构，所述第三区域设置有用于将苦咸水塘内冰块打捞并转运至加热机构的转运机构，所述渗透压发电机的一端电连接有用于将电力储存的蓄电池。
6.本发明通过转运机构将第三区域内的表面结冰打捞并转运至第一区域内，并由第一区域内的加热机构对表面结冰进行加热熔化，从而使得第一区域的水位上升并进入第二区域内，第二区域内的水位上升一部分进入到第四区域内，第四区域水位上升进入到第三区域，另一部分通过参透压发电机进入到第三区域内并进行发电，而参透压发电机将发电
存储至蓄电池内，第三区域水位上继续结冰，而第二区域和第四区域进行密封处理，防止第二区域和第四区域结冰。
7.为了实现转运机构，进一步地，所述转运机构包括风车，所述风车的输出轴上铰接有连接轴，所述连接轴上铰接有打捞格栅。利用自然风带动风车转动，风车上的连接轴带动打捞栅往复运动，从而实现打捞栅循环对结冰进行打捞。
8.为了实现打捞栅，进一步地，所述打捞栅格包括相互铰接的第一栅格板和第二栅格板，所述第一栅格板和第二栅格板之间的最大转动角度为180
°
。通过两个相互铰接的栅格板，并且限制栅格板之间最大转动角度为180
°
。
9.进一步地，所述风车靠近第四区域的一端设置有导风板，所述导风板由第四区域向第三区域为逐渐向下倾斜设置。
10.进一步地，所述发热机构包括太阳能电池板，所述太阳能电池板电连接有发热板。
11.进一步地，所述发热板设置在吸热布内，所述吸热布为碳纤维织物编织成。
12.进一步地，所述第一隔板和第二隔板之间通过顶板进行密封，所述顶板由第二隔板向第三隔板逐渐向下倾斜设置。
13.进一步地，所述第一连接机构为第一管道，所述第一管道上设置有第一单向阀。
14.进一步地，所述第二连通机构为第二管道，所述第二管道上设置有第二单向阀。
15.一种利用如上述的一种利用苦咸水发电的发电装置的发电方法，包括以下步骤，
16.s1、将第一区域内的苦咸水通过渗透压发电机抽到第三区域内，转运机构将第三区域内的表面结冰并转运至第一区域内，第一区域内的加热机构对转运的表面结冰进行加热并熔化，使第一区域内的水位上升，第一区域内的淡水通过第一连通机构进入到第二区域内，第二区域和第三区域形成较大渗透差并利用渗透压发电机到第三区域，随着第二区域水位上升一部分水进入到第四区域内，第四区域内的水进入到第三区域内，第三区域水位上表面继续结冰并形成循环，而渗透压发电机将电力存储至蓄电池内。
17.本发明的有益效果是：本发明一种利用苦咸水发电的发电装置及其发电方法在使用时，通过转运机构将第三区域内的表面结冰打捞并转运至第一区域内，并由第一区域内的加热机构对表面结冰进行加热熔化，从而使得第一区域的水位上升并进入第二区域内，第二区域内的水位上升一部分进入到第四区域内，第四区域水位上升进入到第三区域，另一部分通过参透压发电机进入到第三区域内并进行发电，而参透压发电机将发电存储至蓄电池内，第三区域水位上继续结冰，而第二区域和第四区域进行密封处理，防止第二区域和第四区域结冰，避免了西部地区苦咸水资源得不到利用，现有淡化设备成本高，且需要大量的人力以及物力，且设备不便于搬运，不利于使用的问题。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
19.图1是本发明的安装结构示意图；
20.图2是本发明中转运机构的结构示意图。
21.图中：1、苦咸水塘，2、第一隔板，3、第二隔板，4、第三隔板，5、第一区域，6、第二区域，7、第三区域，8、第四区域，9、渗透压发电机，10、蓄电池，11、风车，12、连接轴，13、第一栅格板，14、第二栅格板，15、导风板，16、太阳能电池板，17、发热板，18、吸热布，19、顶板，20、
第一管道，21、第二管道。
具体实施方式
22.本发明下面结合实施例作进一步详述：
23.本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.如图1
‑
2所示，一种利用苦咸水发电的发电装置，该装置设置在苦咸水塘1内，包括设置在苦咸水塘1内的第一隔板2、第二隔板3和第三隔板4，并实现将苦咸水塘1分隔成相互隔开的第一区域5、第二区域6、第三区域7和第四区域8，所述第二区域6和第四区域8密封设置，所述第一隔板2上设置有将第一区域5和第二区域6连通的第一连通机构，所述第二隔板3上设有连通第二区域6和第三区域7的渗透压发电机9，所述第二隔板3上设置有将第二区域6和第四区域8连通的第二连通机构，所述第三隔板4上设置有将第三区域7和第四区域8连通的第三连通机构，所述第一区域5内设置有加热机构，所述第三区域7设置有用于将苦咸水塘1内冰块打捞并转运至加热机构的转运机构，所述渗透压发电机9的一端电连接有用于将电力储存的蓄电池10。
27.所述转运机构包括风车11，所述风车11的输出轴上铰接有连接轴12，所述连接轴12上铰接有打捞格栅。
28.所述打捞栅格包括相互铰接的第一栅格板13和第二栅格板14，所述第一栅格板13和第二栅格板14之间的最大转动角度为180
°
。
29.所述风车11靠近第四区域8的一端设置有导风板15，所述导风板15由第四区域8向第三区域7为逐渐向下倾斜设置。
30.所述发热机构包括太阳能电池板16，所述太阳能电池板16电连接有发热板17。
31.所述发热板17设置在吸热布18内，所述吸热布18为碳纤维织物编织成。
32.所述第一隔板2和第二隔板3之间通过顶板19进行密封，所述顶板19由第二隔板3
向第三隔板4逐渐向下倾斜设置。
33.所述第一连接机构为第一管道20，所述第一管道20上设置有第一单向阀。第一单向阀使得第一区域5的可以向第二区域6进入，而第二区域6的水不会反流至第一区域5内。
34.所述第二连通机构为第二管道21，所述第二管道21上设置有第二单向阀。第二单向阀使得第二区域6的水可以流向第四区域8，第四区域8的水无法反流至第二区域6内。
35.一种利用上述的一种利用苦咸水发电的发电装置的发电方法，包括以下步骤，
36.s1、将第一区域5内的苦咸水通过渗透压发电机9抽到第三区域7内，转运机构将第三区域7内的表面结冰并转运至第一区域5内，第一区域5内的加热机构对转运的表面结冰进行加热并熔化，使第一区域5内的水位上升，第一区域5内的淡水通过第一连通机构进入到第二区域6内，第二区域6和第三区域7形成较大渗透差并利用渗透压发电机9到第三区域7，随着第二区域6水位上升一部分水进入到第四区域8内，第四区域8内的水进入到第三区域7内，第三区域7水位上表面继续结冰并形成循环，而渗透压发电机9将电力存储至蓄电池10内。
37.上述一种利用苦咸水发电的发电装置及其发电方法在使用时，将苦咸水塘1分割为第一区域5、第二区域6、第三区域7和第四区域8，第一区域5和第三区域7为敞开结构，第二区域6和第四区域8顶部封闭，第二区域6的顶板19为疏水材料或表面涂覆有疏水材料，第二区域6的顶板19为倾斜设置，倾斜方向为从第三区域7向第一区域5倾斜，斜面与水平面夹角为15～30
°
，第二区域6的顶板19上方设置太阳能电池板16，第一区域5和第二区域6之间设置有第一管道20连通，第一管道20内设置有第一单向阀，第一管道20为“l”形，第一管道20的竖直端靠近位于第二区域6和第三区域7处第二隔板3上的渗透压发电机9，第二区域6和第四区域8之间有第二管道21连通，第二管道21中间设置有第二单向阀，水只能从第二区域6流向第四区域8，第三区域7和第四区域8之间有直管连通，第三区域7的顶部设置有打捞格栅，打捞格栅由两个第一栅格板13和第一栅格板13组成，第一栅格板13的一条边固定在第二隔板3的上沿，第一栅格板13和第二栅格板14通过铰链链接，第一栅格板13和第二栅格板14之间开合角度最大为180
°
，铰链连接硬杆，第四区域8顶部上方设置有导风板15，导风板15面向冬季风的主导风向，导风板15前端设置有风车11，风车11设置连接轴12，连接轴12和风车11的连杆活动连接，当风车11转动时，连杆带动连接轴12转动拉伸并带动第一栅格板13和第二栅格板14转动，使第一栅格板13和第二栅格板14之间的铰链成平角，第一栅格板13及第二栅格板14和水平面之间有一定夹角。
38.太阳能电池板16接发热装置，发热装置包括一个发热板17和吸热布18，发热板17中间有孔，水可以流过，吸热布18为碳纤维织成的织物，导线从太阳能电池一极接出，经过吸热布18，再通过导线和位于第一区域5水位中上部的发热板17，最后接回太阳能电池的另一极。
39.渗透压发电机9由以下几个部分组成：纳米通道膜，正电极，负电极，蓄电池10。
40.其中隔膜4
‑
1的制备方法：
41.将10毫克苯乙烯
‑
丁二烯共聚物嵌段共聚物溶解在0.5毫升甲苯中，过滤掉未溶固体，制得嵌段共聚物溶液；
42.将4％质量比聚(苯乙烯磺酸)钠盐的水溶液在2000rpm转速下旋转涂覆于硅片上，持续时间120秒，再将之前制备的嵌段共聚物溶液以2000rpm的转速旋转涂覆在其表面，持
续60秒，然后置于氮气气氛中40～50℃干燥2小时，在80℃下退火6小时制得嵌段共聚物自组装膜；
43.将嵌段共聚物自组装膜在紫外辐射最大波长为365nm下暴露30分钟，然后在甲醇溶液中漂洗30分钟，以去除聚乙烯氧化物制得纳米通道膜；
44.将0.3g的超支化聚乙烯亚胺、0.005g的1
‑
乙基
‑3‑
(3
‑
二甲氨基丙基)碳二亚胺和0.001g的4
‑
二甲氨基吡啶溶于10ml乙醇中，过滤溶液过滤掉未溶固体，将过滤后的溶液在3000rpm转速下旋转涂覆在纳米通道膜上，持续120秒，在40～50℃的氮气氛下保存过夜，然后用乙醇对膜进行多次洗涤，以去除多余的物质，然后将样品浸入水中溶解聚(苯乙烯磺酸)钠盐，获得了超支化聚乙烯亚胺包封纳米通道膜。
45.吸热布18为碳纤维织成的织物，分为两层，上层为碳纤维编织物，下层为碳纤维和铜丝混纺制成，且下表面有2～5mm的铜丝毛毛类似丝绒那种。
46.操作时，将第一区域5内的苦咸水抽到第三区域7中，如果苦咸水塘1本身水位较高，可以将第一区域5所占体积设置为整个水塘的1/8～1/4，在寒风吹动下，风车11转动，带动第一栅格板13和第二栅格板14打捞水表面结的冰，打捞的冰块在风的吹动下通过第二区域6上的顶板19再滑入第一区域5，第一区域5的吸热布18覆盖在冰块表面，在太阳的照射下，吸热布18将光吸收转化为热并通过下层的铜丝毛毛将热传递给表面冰块，冰块融化成水，随着第一区域5水位增加，淡水通过第一单向阀流向第二区域6，在第二区域6和第三区域7之间形成较大的渗透压，利用渗透压发电机9发电，随着第二区域6水位的增加，水会流向第四区域8，再驱动第四区域8的水流向第三区域7，第三区域7的水面结冰并被第一栅格板13和第二栅格板14持续打捞滑到第一区域5内，形成循环处理过程，利用渗透压发电机9两边的渗透压差发电并将电力储存在蓄电池10中，另作他用。
47.渗透压发电机9的工作原理是该发电机的纳米通道膜具有单向例子传输和离子选择性，随着离子的移动，获得稳定的电势差。
48.上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。