【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光熱發電領域，更為具體的，涉及一種co2熱敏結晶光熱再生的發電系統及方法。
技術介紹
1、太陽能代表了一種巨大的、尚未完全開發的可再生能源。就可用數量而言，太陽能是可再生能源中最有前途的來源。地球上接收的平均太陽輻射大約為162000tw，其能量比當前全球總能源需求還要大4個數量級，而這些能量中只有小部分被用于發電。有很多不同的方法可以將太陽能轉化為電能。目前最常用的有兩種方式，一是太陽能光伏轉化(pv)，另外一個是太陽能光熱轉化。太陽能光伏轉化是利用半導體材料的光伏效應，將太陽輻射直接轉換為電能。而光熱轉化發電則是先用太陽能集熱器收集太陽輻射并轉化成熱，然后直接利用熱量發電。
2、目前的光熱發電技術主要包括兩種，一種是基于火力發電原理的光能-熱能-機械能-電能轉化(聚光太陽能發電技術，csp)，另一種則是基于固體塞貝克效應的太陽能半導體溫差發電。
3、聚光光熱發電技術是現今最具商業化利用前景的技術形式。根據聚光方式的不同，聚光光熱發電可進一步分為電聚焦和線聚焦兩大系統。其中，點聚焦系統主要包括塔式光熱發電和碟式光熱發電；線聚焦系統主要包括槽式光熱發電和線性菲涅爾式光熱發電。與此同時，有很多新型的類csp系統正在被開發。這些系統也是通過光能-熱能-機械能-電能四種能量的轉化實現光熱發電的，但光-熱及熱-機械能的轉化上更具多樣性。具有代表性的系統有以下幾種：利用空氣在玻璃或其他透明材料制成的天棚下被加熱上升推動透平發電機發電的太陽能煙囪發電；利用太陽能使鹽水池底溫度急劇升高從而驅動低沸點工質推
4、太陽輻照產生的熱源也可以耦合到熱電發電機teg上發電。teg主要依靠固體材料中的塞貝克效應將熱能轉化為電能。在太陽能熱發電系統中，通過用teg取代傳統機械熱機的裝置被稱為太陽能熱發電機(steg)。太陽能熱電發電機(steg)是一種旨在通過熱電發電機(teg)將太陽能轉換為電能的系統。從能量的角度來看，在steg中太陽能首先轉化為熱能然后直接轉化為電能。最簡單的steg只需要三個元件：太陽能收集器，熱電發電機(teg)和散熱器。通過將teg放置在太陽能吸收器和散熱器之間形成steg。太陽能吸收器吸收太陽輻照導致溫度升高，連接到teg—側，而散熱器側保持溫度不變。這使teg獲得了溫度梯度，進而在塞貝克效應下形成電壓梯度。如果teg連接到負載，則產生熱電電流帶動負載運行，最終實現光熱發電。目前對steg系統的研究仍然主要集中于：
5、1.提高冷熱端溫差th-tc(改進太陽能收集器和散熱器)；
6、2.提高熱電材料的平均熱電品質因素zt值(改進熱電發電機)。然而由于太陽輻射的能量密度低導致teg系統兩端溫差小和teg系統本身由于塞貝克系數低，以及熱導率和電導率相互耦合難以調控的問題，導致steg系統的應用仍然不夠理想。
7、基于液基系統熵變的熱電化學循環電池有望在光熱發電領域展現巨大優勢。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種co2熱敏結晶光熱再生的發電系統及方法，實現了光熱向電能的轉換，同時可以適配不同品位的熱源均可實現高效發電。此外，該系統也可以應用于不同濃度的co2，實現co2捕集和熱能發電一體化。
2、本專利技術的目的是通過以下方案實現的：
3、一種co2熱敏結晶光熱再生的發電系統，包括：負載、電池系統、co2解吸罐、co2緩沖罐和co2吸收罐，所述電池系統包括電池陽極氣體室、電池陽極、電池陽極區、陽離子交換膜、電池陰極區、電池陰極、電池陰極氣體室和電池系統；負載與電池系統的電池陽極和電池陰極相連接，用于接收并檢測電池輸出的電能；電池陽極氣體室與電池陰極氣體室流道相連，用于實現電池的氫氣循環體系；在反應過程中，電池陰極上發生析氫反應分解水產生h2，氣體通過單向管道輸送至陽極區，在電池陽極上發生電化學氫氣氧化反應，h2失電子生成h+；電池陽極區和電池陰極區通過陽離子交換膜分隔，在電池陽極上發生電化學氫氣氧化反應，h2失電子生成h+，使陽極區的堿度降低；在電場的作用下，電池陽極區的陽離子通過陽離子交換膜達到電池陰極區，確保電荷平衡；反應后的陽極液為co32-/hco3-，其進入co2吸收罐吸收通過光熱解吸出的co2，使其全部轉化為hco3-實現循環再生，再生的hco3-溶液循環至陰極區作為陰極反應原料，反應方程式如下：
4、陽極反應：h2→2h++2e-
5、陽極區反應：2h++2co32-→2hco3-
6、co2吸收罐反應：co32-+co2+h2o→2hco3-
7、電池陰極為析氫電極，發生電化學還原反應分解水產生h2和oh-，從而使陰極液堿度增加并用于吸收光熱解吸出的循環co2生成碳酸氫鹽溶液，反應方程式如下：
8、陰極反應：2h2o+2e-→h2+2oh-
9、陰極區反應：2oh-+2co2→2hco3-
10、在陰極區中，有自co2光熱解吸罐循環回的鹽，與反應后的陰極液結晶，所述鹽包括胍鹽g；
11、胍鹽g從hco3-中奪取一個質子h+并結合一個hco3-形成g-h2co3結晶析出，通過這一過程同時再生了堿性吸收劑co32-溶液，該溶液運送至陽極區循環使用，解吸co2后剩余的胍鹽循環回陰極區中使用；胍鹽g與hco3-的結晶反應如下：
12、胍-碳酸結晶反應：g+2hco3-→g-h2co3↓+co32-
13、陰極液中析出的g-h2co3結晶輸送至co2解吸罐中，通過光熱在co2解吸罐中加熱混合釋放co2，釋放的co2運送至co2緩沖罐中短暫儲存，后續分為兩股分別通入co2吸收罐用于再生陰極原料液，通入陰極區用于陰極液的酸化降低ph值，反應式如下：
14、co2解吸罐反應：g-h2co3→g+h2o+co2↑
15、co2在光熱下解吸釋放，胍鹽g循環使用。
16、進一步地，所述電池陽極包括鉑電極、鍍鉑鎳網。
17、進一步地，所述co2吸收罐同時也作為陽極液緩沖罐。
18、進一步地，所述電池陰極包括鉑電極、鍍鉑鎳網。
19、一種co2熱敏結晶光熱再生的發電系統，如上任一項所述的co2熱敏結晶光熱再生的發電系統中的碳酸鹽溶液作為co2吸收劑，以適配不同種類的陽離子，其中，碳酸鹽溶液能夠替換為koh、naoh、氨水、一乙醇胺、乙二胺、三乙醇胺、哌嗪中的任一種。
20、一種co2熱敏結晶光熱再生的發電系統，如上任一項所述的co2熱敏結晶光熱再生的發電系統中采用電極反應為析氫反應her和氫氧化反應hor，所述析氫反應her和氫氧化反應hor能夠替換為析氧反應oer和氧還原反應orr。
21、一種co2熱敏結晶光熱再生的發電系統，如上任一項所述的co2熱本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種CO2熱敏結晶光熱再生的發電系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的CO2熱敏結晶光熱再生的發電系統，其特征在于，所述電池陽極(2)包括鉑電極、鍍鉑鎳網。
3.根據權利要求1所述的CO2熱敏結晶光熱再生的發電系統，其特征在于，所述CO2吸收罐(12)同時也作為陽極液緩沖罐。
4.根據權利要求1所述的CO2熱敏結晶光熱再生的發電系統，其特征在于，所述電池陰極(6)包括鉑電極、鍍鉑鎳網。
5.一種CO2熱敏結晶光熱再生的發電系統，其特征在于，權利要求1～4任一項所述的CO2熱敏結晶光熱再生的發電系統中的碳酸鹽溶液作為CO2吸收劑，以適配不同種類的陽離子，其中，碳酸鹽溶液能夠替換為KOH、NaOH、氨水、一乙醇胺、乙二胺、三乙醇胺、哌嗪中的任一種。
6.一種CO2熱敏結晶光熱再生的發電系統，其特征在于，權利要求1～4任一項所述的CO2熱敏結晶光熱再生的發電系統中采用電極反應為析氫反應HER和氫氧化反應HOR，所述析氫反應HER和氫氧化反應HOR能夠替換為析氧反應OER和氧還原反應ORR。
7.一種
8.一種CO2熱敏結晶光熱再生的發電方法，其特征在于，通過氫氣循環反應、胍鹽-CO2結晶熱敏再生循環和流體泵送循環，實現將光熱能轉化為電能穩定輸出，具體包括如下子步驟：
9.根據權利要求8所述的CO2熱敏結晶光熱再生的發電方法，其特征在于，所述利用胍鹽與碳酸鹽結合后結晶的性質，使光熱驅動固體結晶中的CO2解吸并在堿性吸收劑中循環吸收再生，從而在系統陰陽極兩極形成質子濃差電勢對外放電，從而實現光熱能向電能的轉換，具體包括子步驟：
10.一種CO2熱敏結晶光熱再生的發電方法，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種co2熱敏結晶光熱再生的發電系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的co2熱敏結晶光熱再生的發電系統，其特征在于，所述電池陽極(2)包括鉑電極、鍍鉑鎳網。
3.根據權利要求1所述的co2熱敏結晶光熱再生的發電系統，其特征在于，所述co2吸收罐(12)同時也作為陽極液緩沖罐。
4.根據權利要求1所述的co2熱敏結晶光熱再生的發電系統，其特征在于，所述電池陰極(6)包括鉑電極、鍍鉑鎳網。
5.一種co2熱敏結晶光熱再生的發電系統，其特征在于，權利要求1～4任一項所述的co2熱敏結晶光熱再生的發電系統中的碳酸鹽溶液作為co2吸收劑，以適配不同種類的陽離子，其中，碳酸鹽溶液能夠替換為koh、naoh、氨水、一乙醇胺、乙二胺、三乙醇胺、哌嗪中的任一種。
6.一種co2熱敏結晶光熱再生的發電系統，其特征在于，權利要求1～4任一項所述的co2熱敏結晶光熱再生的發電系統中采...
【專利技術屬性】
技術研發人員：宋欣宸，吳一凡，劉濤，謝和平，楊澤洲，王云鵬，程純，李云帆，陳沁鑫，
申請(專利權)人：四川大學，
類型：發明
國別省市：
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