一种岩土风化发电与供电方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于岩土工程与新能源交叉领域，特别涉及一种岩土风化发电与供电方法及装置，适用于岩土体风化地区利用岩土体风化过程水理作用释放能量而发电与供电。
【背景技术】
[0002]发展新型电能产生、传输、供给技术是解决能源供给与生态问题的有效途径，也是岩土工程与新能源领域的前沿课题之一。太阳能、风能等新型电能供给技术已经取得了一定进展与成果。但是，目前，山岭、非聚居区等地区的公路、导航站、供能基站等基础设施，特别是热带、亚热带等暴雨频发、干湿交替剧烈的地区，由于这些地区环境恶劣导致人迹少、周边供能配套设施贫乏，往往依靠传统方式提供电能，而其基建与维护成本极高；或是采用太阳能技术提供电能，而这些地区常常会长时间无光照或是光照强度过强，太阳能技术对其稳定持续供电要求常难以满足，且成本依然很高，不得不依靠传统提供电能方式；振动发电等方式的稳定性与耐久性难以满足这些环境恶劣地区的要求，风力发电等的输电方式与传统输电方式的成本近于一样高。同时，热带、亚热带等的山岭、非聚居区常由于暴雨频发、干湿交替剧烈而导致岩土体风化严重，形成一定厚度的风化层，并持续进行风化作用。而岩土体风化正可释放大量的能量，尤其是红层、红土等水理作用(离子交换)显著的岩土体在干湿交替作用下风化可产生电能，加之其风化体积巨大、持续时间长、风化进程相对稳定、离子交换量大等特征，使得这些地区岩土体风化进程拥有巨大的潜在发电机制，形成了巨大的天然发电、蓄电系统。因此，充分利用岩土体风化过程中的水理作用(离子交换)机制，发明一种岩土风化发电与供电方法及装置，解决热带、亚热带等的山岭、非聚居区等岩土风化严重地区电能产生、传输、供给困难的问题，例如高速公路两侧的边坡、郊野、漫滩等均可设置该岩土风化发电与供电方法及装置，对解决这些地区电动设备供能问题与探索低成本稳定的新型发电与供电技术，具有十分重要的科学意义和实际应用价值。
【发明内容】
[0003]本发明的目是，针对热带、亚热带等的山岭、非聚居区等岩土风化严重地区电能产生、传输、供给困难的问题，提供一种适用于这些地区利用岩土体风化过程水理作用释放能量而发电与供电方法及装置。
[0004]本发明涉及的一种岩土风化发电与供电方法，利用岩土体风化过程中的水理作用(离子交换)机制，首先将锚固防护系统穿过风化壳固定于基岩；接着将岩土风化发电系统植入地质钻孔且穿过风化壳，同时固定于锚固防护系统，二者可在一定程度上加固岩土体风化壳，以减控因风化岩土体导致的滑坡、塌方等灾害；连接岩土风化发电系统、多功能储电系统、锚固防护系统、电缆、对外供电系统，形成完整的岩土风化发电与供电装置；然后，通过多功能储电系统启动岩土风化发电系统中的岩土风化发电单元，根据岩土体风化过程中的水理作用的离子交换机制，在风化岩土体-地质液-岩土风化发电单元形成完整回路，多功能储电系统可实时判断附近岩土体的风化状态、进程与速率；最后，根据电池原理，利用岩土风化发电与供电装置，将岩土体风化转化的电能进行采集、储存、传输与对外供给，且可由对外供电系统聚集区域内各个岩土风化发电系统产生的电能，从而形成分散产生电能的集中统一供给与控制。此外，由于一般岩土体风化的体积巨大、持续时间长、风化进程相对稳定、离子交换量大等特征，可由岩土风化发电与供电装置进行长时间连续稳定的储存与供给电能，并可利用离子交换的平衡机制在一定程度上控制水理作用显著的岩土体风化进程。
[0005]本发明涉及的一种岩土风化发电与供电装置，由岩土风化发电系统、多功能储电系统、锚固防护系统、电缆、对外供电系统组成。
[0006]1、岩土风化发电系统
[0007]岩土风化发电系统由系统防控的高强聚氯乙烯管、高强聚氯乙烯管电极探针侧孔、高强聚氯乙烯管电极探针底孔、岩土风化发电单元等组成，可实现将岩土风化的部分能量转化为电能，实现对岩土风化转化电能采集与汇聚。
[0008]2、多功能储电系统
[0009]多功能储电系统由外接电缆电极、储电防护控制器、电能传输转换控制器、电能传输接口、电能永久储存器、岩土风化进程监测器、岩土风化发电单元汇集、稳压与保险控制器、岩土风化发电单元汇集控制器、岩土风化发电单元串/并联模式切换控制器、电极探针状态控制器等组成，可实现对岩土风化转化电能的存储、控制与传输，实现对岩土风化发电系统运行模式、稳定性、防护等控制。
[0010]3、锚固防护系统
[0011]锚固防护系统由防锈蚀锚固防护环、防锈蚀锚固防护索、防锈蚀锚固螺栓、高强聚氯乙烯管固定卡口、高强聚氯乙烯管通孔等组成，可实现对岩土风化发电系统的固定、保护、更换等，实现岩土风化发电系统与多功能储电系统的衔接及其控制。
[0012]4、电缆
[0013]电缆可实现将多功能储电系统的电能传输给对外供电系统。
[0014]5、对外供电系统
[0015]对外供电系统由电能汇储与配置控制器、对外供给电极、多通道集电、稳压与保险器等组成，可实现对分布于不同地点的多功能储电系统电能的汇聚及其控制，实现岩土风化转化电能的对外供给。
[0016]本发明具有以下优点:
[0017]1、能够实现将岩土风化的部分能量转化为电能，并进行采集、储存、传输与对外供给。
[0018]2、能够实现在热带、亚热带等的山岭、非聚居区等岩土风化严重地区长时间连续稳定的储存与供给电能。
[0019]3、能够实现对岩土风化进程与速率的高效实时监测。
[0020]4、能够实现一定程度上对水理作用显著的岩土体风化进程的控制。
[0021]5、能够实现一定程度上对岩土体风化壳的加固。
[0022]6、本方法及装置稳定性高、连续性高、可控性强、节能、效率高、成本低、结构简单、操作方便，对操作人员没有很强的技术要求。
【附图说明】
[0023]图1是本发明的整体组成结构示意图，图2是岩土风化发电系统与多功能储电系统断面示意图，图3是销固防护系统2-2断面示意图。
[0024]其中:
[0025]A.对外供电系统:A1.电能汇储与配置控制器；A2.对外供给电极；A3.多通道集电、稳压与保险器。
[0026]B.电缆。
[0027]C.锚固防护系统:C1.防锈蚀锚固防护环；C2.防锈蚀锚固防护索；C3.防锈蚀锚固螺栓；C4.高强聚氯乙稀管固定卡口 ；C5.高强聚氯乙稀管通孔。
[0028]D.多功能储电系统:Dl.外接电缆电极；D2.储电防护控制器；D3.电能传输转换控制器；D4.电能传输接口 ；D5.电能永久储存器；D6.岩土风化进程监测器；D7.岩土风化发电单元汇集、稳压与保险控制器；D8.岩土风化发电单元串/并联模式切换控制器；D9.电极探针状态控制器。
[0029]E.岩土风化发电系统:E1.系统防控的高强聚氯乙烯管；E2.高强聚氯乙烯管电极探针侧孔；E3.高强聚氯乙烯管电极探针底孔；E4.岩土风化发电单元；E4-1.电能暂蓄器；E4-2.碳纳米管负极探针；E4-3.碳纳米管正极探针；E4-4.发电单元导线。
[0030]图4是岩土风化发电与供电方法【具体实施方式】流程图。
【具体实施方式】
[0031]以下结合附图对本发明涉及的岩土风化发电与供电装置、方法的技术方案进一步说明:
[0032]1、岩土风化发电与供电装置
[0033](I)岩土风化发电系统
[0034]El.系统防控的高强聚氯乙烯管一次铸模加工成型，并在表面喷涂防腐材料，固定于C.锚固防护系统；在El.系统防控的高强聚氯乙烯管周侧设置E2.高强聚氯乙烯管电极探针侧孔，在El.系统防控的高强聚氯乙烯管周侧底端E3.高强聚氯乙烯管电极探针底孔；在El.系统防控的高强聚氯乙烯管内的E4.岩土风化发电单元通过E2.高强聚氯乙烯管电极探针侧孔、E3.高强聚氯乙烯管电极探针底孔与风化岩土体、地质液相接触，其中，E4-2.碳纳米管负极探针相对较短，主要与岩土体接触，E4-3.碳纳米管正极探针相对较长，主要与地质液接触；由于E4-2.碳纳米管负极探针、E4-3.碳纳米管正极探针均由碳纳米管材料制成，具有优良的弹性与导电性能，使得E4-2.碳纳米管负极探针、E4-3.碳纳米管正极探针可自由的接触岩土体、地质液，并可根据实际情况自由更换接触对象，即:E4-2.碳纳米管负极探针与地质液体接触，E4-3.碳纳米管正极探针与岩土体接触；E4-2.碳纳米管负极探针、E4-3.碳纳米管正极探针与E4-1.电能暂蓄器相连，并与岩土体、地质液形成回路，并将风化过程中产生的电能暂时储存在E4-1.电能暂蓄器；E4-1.电能暂蓄器通过E4-4.发电单元导线与D.多功能储电系统