太陽能儲能發電鈉硫電池制造技術

一種太陽能儲能發電鈉硫電池，由光熱采集系統、光電和熱電轉換系統、儲能發電系統三部分組成。其特征是在機箱之上連接萬向透鏡（１）、聚焦球（２）、光熱采集器（８），用光纖傳感器（５）聯接機箱內的光電轉換器（１２），用熱管（３）分別聯接熱電轉換器（１３）和加熱罐（１４），加熱罐（１４）內連接鈉硫電池（１５）。導線（６）聯接各外延電極（７）入整流器（１０）輸出。機箱（９）外側設置外網接口（４），作為應急充電口。本發明專利技術的特點是，太陽能光熱不僅發電還能為加熱罐保溫，充分發揮鈉硫電池的功能。鈉硫電池具有能量大和功率密度大、充電時間快、充電放電效率高、使用壽命長、電池原料無污染、不受場地限制、維護方便等特點，所以它既可以作為一種先進的儲能發電電源來提高整個電力行業的利用效率，由于采用了在移動狀態下跟隨鈉硫電池提供熱源的方法，同時也可以作為一種動力電池來應用到各個行業。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及利用太陽能的光和熱與鈉硫電池組合成的儲能發電鈉硫電池。即光電 轉換、熱電轉換和鈉、硫離子反應儲能發電

技術介紹
最常用的有鎳電池、鋰電池、鉛酸電池等。由于它們性能落后時代需求，逐漸被新 的電池代替。現在，太陽能電池被廣泛應用。檢索中國專利技術專利和技術專利共有1219條。 多數是光伏電池、硅基薄膜電池、非晶硅半導體電池等。太陽能利用的大力發展可再生能源 是全球未來電力生產的大方向。目前，風力發電和太陽能發電是近幾年發展和增長最快的 兩種可再生能源，我國近幾年風力發電和太陽能發電都增長很快，且發展潛力巨大。由于可 再生能源的電力輸出隨著風力、光照等資源的強度變化和波動，因此無法直接向電網輸出 或向用戶出售，需要經過穩定后方可和電網安全對接輸出。而且，隨著社會的發展，對于用 電質量的要求日益提高，這也使得儲能電池質量的高低直接決定了風能太陽能等可再生能 源的應用前景。因此，太陽能電池也有一定的局限性。發達國家已采用鈉硫電池技術，來解決風力發電和太陽能發電的不足之處。鈉硫電池可以通過削峰填谷的方式解決日益突出的供電緊張現象，要解決這種電 力使用嚴重不對稱而造成的電力緊張現象，利用鈉硫電池儲能是最有效的途徑，它在用電 需求小于發電量時將多余的電能儲存起來，在需要大于供給時補充電能。而且利用分布式 的儲能系統可以在關鍵時刻輔助供電或者傳輸電能；將對供電負荷需求從峰值時刻轉移到 負荷低谷時刻或者在強制停電或者供電中斷的情況下提供電能。鈉硫電池作為一種先進的儲能電池，可以從根本上解決風能太陽能輸出電力不穩 定的問題。公知的鈉硫電池技術也存在一些缺點，主要表現在1)電池放電時，負極倉中的鈉離子大量涌出，使鈉的液位下降，液面以上完全處在 無液狀態，使電解質的離子半徑有效率全部停止工作，使電池總能量隨鈉液下降而減弱。(2)石墨碳粘電極棒的提前退化電池的活性物質——硫是絕緣體，當硫原子浸入 石墨微孔時，增大了電極棒的電阻，使其導電功能退化，而電池提前報廢。(3)電解質——導電陶瓷中的鈣(Ca)，以及微氣孔也是絕緣體，當電池的熱反應溫 度上升到一定值，鈣游離出來阻礙電解質的離子半徑，鈉離子無法穿透陶瓷壁，電池能量迅 速下降而報廢。鈉硫電池的優勢是在350°C的環境中才能充分發揮，特別是在移動狀態下需要移 動熱源跟隨，這是急待解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種改進后具有實用性的鈉硫電池，以及配備在移動狀態 下跟隨鈉硫電池提供熱源的裝置，使其充分發揮功能的太陽能儲能發電鈉硫電池。本專利技術的目的由以下技術方案實現的本專利技術主要有光熱采集系統、光電和熱電轉換系統、儲能發電系統三部分組成。萬向透鏡(1)之內連接聚焦球(2)，之下連接光熱采集器(8)，萬向透鏡(1)內和 光熱采集器(8)內分別有光纖傳感器連接光電轉換器(12)后，共同連接在機箱(9)之上構 成光電轉換和光熱采集系統；聚焦球(2)內和光熱采集器(8)內，有熱管(3)分別連接機箱內的熱電轉換器(13)和加熱罐(14)，構成熱電轉換系統；光電轉換器(12)、熱電轉換器(13)的外延電極(7)經導線(6)分別連接加熱罐(14)并鈉硫電池(15)，串聯整流器(10)后連接在機箱(9)之內構成儲能發電系統。萬向透鏡(1)內和光熱采集器(8)內，分別有光纖傳感器聯接光電轉換器(12)內 的元器件(11)。聚焦球⑵內和光熱采集器⑶內，是熱管(3)分別連接熱電轉換器(13)和加熱 罐(14)。加熱罐(14)從里至外為散熱層、保溫層、隔熱層，熱管連接在散熱層中。加熱罐(14)內連接鈉硫電池(15)，所述的鈉硫電池(15)至少有一個單元，或多個 單元串聯組成。鈉硫電池(15)的一個單元由三個容器構成，外層是不銹鋼硫倉(1503)灌裝化學 硫。中間層是陶瓷鈉硫反應倉(1504)，內層是不銹鋼鈉調節倉(1505)，調節倉中灌裝金屬 鈉。鈉調節倉(1505)的底部設有鈉噴射孔(1506)。正極設在鈉硫反應倉中，負極設在鈉調 節倉中。光電轉換器(12)的外延電極(7)經導線(6)聯接熱電轉換器(13)和鈉硫電池的 外延電極，再經導線入整流器(10)輸出，機箱外側設置外網接口(4)。本專利技術的特點是，鈉硫電池具有能量和功率密度大、充電時間快、充電放電效率 高、使用壽命長、電池原料無污染、不受場地限制、維護方便等特點，所以它既可以作為一種 先進的儲能電源來提高整個電力行業的利用效率，由于采用了在移動狀態下跟隨鈉硫電池 提供熱源的方法，同時也可以作為一種動力電池來應用到各個行業。附圖說明圖1是本專利技術實例中一種太陽能儲能發電鈉硫電池示意2是本專利技術實例中一種各系統聯接示意3是本專利技術實例中一種鈉硫電池結構示意圖具體實施例方式如圖1所示，制備萬向透鏡1，采用半圓形透明有機玻璃菲尼爾透鏡結構，S卩外表 面光滑內表面向心多個階梯平面，陽光從任何方向都能聚焦在聚焦球2上，產生高溫。聚焦 球2采用碳纖維中空形狀。聚焦球2內連接多條多路熱管3，聚焦球2外周邊連接多個多路 光纖傳感器5。萬向透鏡1下連接傘狀光熱采集器8，光熱采集器內設置多條多路熱管3和多個多 路光纖傳感器5。萬向透鏡1、聚焦球2、光熱采集器8連接在機箱9之上。4機箱9內連接光電轉換器12、熱電轉換器13、保溫罐14含鈉硫電池15、整流器10。如圖1、2所示，聚焦球2和光熱采集器8內所連接的多條多路熱管3，一路連接熱 電轉換器13內的元器件，另一路連接保溫罐14。聚焦球2周邊和光熱采集器8內所連接的 多個光纖傳感器5都與光電轉換器12連接。 保溫罐14內連接多單元鈉硫電池15，串聯組合為一整體。鈉硫電池15 一個單元由 三個容器構成，外層是不銹鋼硫倉1503灌裝化學硫。中間層是陶瓷鈉硫反應倉1504，內層 是不銹鋼鈉調節倉1505，調節倉中灌裝金屬鈉。鈉調節倉1505的底部設有鈉噴射孔1506。 正極設在鈉硫反應倉中，負極設在鈉調節倉中。如圖1、3所示，鈉硫電池采用鈉和硫作為電極反應物質、0 “氧化鋁陶瓷作為電解 液(固態)，正常工作溫度范圍維持在270°C 350°C。高溫下的電極物質處于熔融狀態， 使得鈉離子流過氧化鋁固態電解液的電阻大為降低，以獲得電池轉換高效率；而陶瓷氧化鋁鋁電解液則是鈉硫電池的關鍵性技術，要求具備高鈉離子傳導能力、高機械強度 和優異的空間穩定性等特性。它的電池形式如下Na (1) / 3 -氧化鋁 /Na2Sx (1)/C (+)基本的電池反應是2Na+XS = Na2Sx電池放電時，作為負極的Na放出電子到外電路，同時Na+經3 -氧化鋁移至正極 與S發生反應形成鈉硫化物Na2Sx ；在對電池充電過程中，鈉硫化物在正極分解，Na+返回負 極并與電子重新結合。鈉硫電池與常規電池的最大區別它的電解質不是有害的硫酸水溶液，而是 一種固體導電陶瓷，為多鋁酸鹽，其分子式Na20Al203，主要材料3 _A1203，純度不得低于 99.99%，以高溫1590°C燒制成0 _A1203陶瓷電解質。這種電解質的特點是，唯有鈉離子 才能往返穿過，別的任何物質都無法跟隨穿透，把這種材料放在鈉與硫之間，將兩種物質隔 開，這就構成了本電池的電化學回路。在電池放電熱反應中，鈉原子已失去電子，形成只帶 一個單位正電荷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種太陽能儲能發電鈉硫電池，有光熱采集系統、光電和熱電轉換系統、儲能發電系統三部分組成，其特征在于：萬向透鏡（１）之內連接聚焦球（２），之下連接傘形光熱采集器（８），萬向透鏡（１）內和光熱采集器（８）內分別有光纖傳感器連接光電轉換器（１２）后，共同連接在機箱（９）之上構成光電轉換和光熱采集系統；聚焦球（２）內和光熱采集器（８）內，有熱管（３）分別連接機箱內的熱電轉換器（１３）和加熱罐（１４），構成熱電轉換系統；光電轉換器（１２）、熱電轉換器（１３）的外延電極（７）經導線（６）分別聯接加熱罐（１４）并鈉硫電池（１５），串聯整流器（１０）后連接在機箱（９）之內構成儲能發電系統。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙大慶，王裕民，高明，
申請(專利權)人：趙大慶，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]