本發(fā)明涉及鹽差能發(fā)電，具體為一種能夠集成并聯(lián)納流體膜實現(xiàn)滲透電流線性疊加的高通量鹽差能發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
1、鹽差能(也稱滲透能)是不同離子濃度鹽溶液之間的鹽度差所產(chǎn)生的能量。作為一種清潔的藍色能源，鹽差能因其豐富的資源儲量和較高的能效性而備受關(guān)注。目前，基于離子選擇膜的反向電滲析技術(shù)是一種最為成熟的鹽差能量高效收集方式，該技術(shù)基于離子跨膜鹽差梯度產(chǎn)生驅(qū)動力，利用離子選擇膜實現(xiàn)單一電荷離子跨膜傳輸，進而產(chǎn)生凈電流，實現(xiàn)鹽差能直接轉(zhuǎn)化為電能。
2、作為鹽差能量收集的核心組件，離子選擇膜的性能決定了鹽差發(fā)電能力。相較于傳統(tǒng)的離子選擇膜，近年發(fā)展起來的納流體膜在離子選擇傳輸方面展現(xiàn)出一定優(yōu)勢。納米流體膜是一種具有納米級通道尺寸和豐富表面電荷的膜材料。特殊的荷電納米限域通道結(jié)構(gòu)賦予其非常規(guī)的離子傳輸特性，可同步實現(xiàn)高的離子選擇性和高的離子傳導(dǎo)性，應(yīng)用于鹽差能發(fā)電獲得高效的能量收集和輸出。盡管當前構(gòu)筑的納流體膜鹽差發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率密度已遠超商業(yè)化標準(5w?m-2)，但其普遍存在增加測試面積無法線性提升輸出電流的關(guān)鍵問題，導(dǎo)致功率密度隨納流體膜的有效離子傳輸面積的增大而減小，極大限制了該類膜在大規(guī)模鹽差能收集和輸出方面的實際應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對傳統(tǒng)鹽差發(fā)電裝置難以實現(xiàn)滲透電流隨納流體膜面積線性增加的問題，本發(fā)明提供了一種具有集成并聯(lián)納流體膜結(jié)構(gòu)的高通量鹽差能發(fā)電裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)擴大有限離子傳輸面積時滲透電流線性疊加并能保持功率密度穩(wěn)定輸出，有效地解決了上述問題。
2、集成并聯(lián)納流體膜的高通量鹽差能發(fā)電裝置包括：濃鹽池、淡鹽池、離子選擇膜、墊圈、外集成固定池；一個濃鹽池、一個淡鹽池之間設(shè)有多個并列獨立的孔道進行連通(相當于孔道并聯(lián))，每個孔道對應(yīng)設(shè)有離子選擇膜；多個并列獨立的孔道平行；多個并列獨立的孔道直徑相同；如孔道直徑可根據(jù)需要設(shè)置，如0.1-100mm直徑的孔道，如本發(fā)明的實施例直徑1mm的平行孔道。
3、該鹽差發(fā)電裝置設(shè)有陰極和陽極，陰極位于淡鹽池中，陽極位于濃鹽池中，在陰極和陽極之間的孔道設(shè)置有離子選擇膜，離子選擇膜在兩池間的并聯(lián)的平行孔道處發(fā)揮離子選擇滲透作用，進而在陰極和陽極之間形成電勢差，以輸出電能。
4、該發(fā)電裝置通過外集成固定池和螺絲來固定淡鹽池、濃鹽池和離子選擇膜的整體穩(wěn)定，確保發(fā)電穩(wěn)定。
5、實現(xiàn)擴大有限離子傳輸面積時滲透電流線性疊加并能保持功率密度穩(wěn)定輸出的方法，其特征在于，在對應(yīng)相同的濃鹽池的鹽水、淡鹽池中的鹽水和相同的離子選擇膜的情況下，采用n個并列獨立的孔道，孔間距一般大于等于0.5cm，在面積對應(yīng)的為單個孔道的n倍的情況下，通量為單個孔道的n倍，n個并列獨立的孔道的電池的功率密度與單個孔道的的電池的功率密度維持穩(wěn)定基本一致。n一般大于等于2，例如n等于2-20等。
6、該鹽差發(fā)電裝置最終能量收集情況與選取的離子選擇膜的滲透性、選擇性以及穩(wěn)定性等綜合性能直接相關(guān)。
7、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的鹽差發(fā)電裝置，其濃鹽池、淡鹽池以及中間層具有一一對應(yīng)的類并聯(lián)的平行孔道，這有助于離子選擇膜發(fā)揮出高通量的離子選擇性，實現(xiàn)滲透電流與有效離子傳輸面積的線性比例增加，并能保持鹽差功率密度穩(wěn)定輸出，有效解決了傳統(tǒng)鹽差發(fā)電裝置功率密度的尺寸限制效應(yīng)的技術(shù)難題。該裝置無需高耗能設(shè)備即可獲取高通量的鹽差能，有利于推動藍色能源的規(guī)?；氖占屠?。
1.一種集成并聯(lián)納流體膜的高通量鹽差能發(fā)電裝置，裝置包括：濃鹽池、淡鹽池、離子選擇膜、墊圈、外集成固定池，其特征在于，一個濃鹽池、一個淡鹽池之間設(shè)有多個并列獨立的孔道進行連通，每個孔道對應(yīng)設(shè)有離子選擇膜；多個并列獨立的孔道平行；多個并列獨立的孔道直徑相同。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種集成并聯(lián)納流體膜的高通量鹽差能發(fā)電裝置，其特征在于，孔道直徑根據(jù)需要設(shè)置，如0.1-100mm直徑的孔道，如本發(fā)明的實施例直徑1mm的平行孔道。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種集成并聯(lián)納流體膜的高通量鹽差能發(fā)電裝置，其特征在于，采用n個并列獨立的孔道，n一般大于等于2，例如n等于2-20等。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種集成并聯(lián)納流體膜的高通量鹽差能發(fā)電裝置，其特征在于，該鹽差發(fā)電裝置設(shè)有陰極和陽極，陰極位于淡鹽池中，陽極位于濃鹽池中，在陰極和陽極之間的孔道設(shè)置有離子選擇膜，離子選擇膜在兩池間的并聯(lián)的平行孔道處發(fā)揮離子選擇滲透作用，進而在陰極和陽極之間形成電勢差，以輸出電能。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種集成并聯(lián)納流體膜的高通量鹽差能發(fā)電裝置，其特征在于，裝置通過外集成固定池和螺絲來固定淡鹽池、濃鹽池和離子選擇膜的整體穩(wěn)定，確保發(fā)電穩(wěn)定。
6.權(quán)利要求1-5所述的一種集成并聯(lián)納流體膜的高通量鹽差能發(fā)電裝置，其特征在于，在對應(yīng)相同的濃鹽池的鹽水、淡鹽池中的鹽水和相同的離子選擇膜的情況下，采用n個并列獨立的孔道，在面積對應(yīng)的為單個孔道的n倍的情況下，通量為單個孔道的n倍，n個并列獨立的孔道的電池的功率密度與單個孔道的的電池的功率密度維持穩(wěn)定基本一致。