一种赈灾用的铝基综合能源系统及其工作方法与流程

1.本发明属于绿色发电和先进储能技术领域，具体涉及一种赈灾用的铝基综合能源系统及其工作方法。


背景技术：

2.自然灾害诸如海啸、地震、森林火灾、干旱等是人类社会发展进程中难以避免的自然现象。如何最大程度地降低自然灾害对人类生命安全和日常生活的影响，并且第一时间完成救灾赈灾和灾后重建，具有十分重要的意义。通常，自然灾害会导致受灾当地的电力、饮用水等关系到人民生命安全的基础供应破坏。不难想象，如果能结合自然灾害发生后产生的现场废料，提出一种针对赈灾用的应急供电和供水系统，不仅能够实现现场废物利用，还能确保第一时间供应救灾所急需的电力和饮用水资源，有助于降低自然灾害的影响和实现第一时间的赈灾救灾。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于解决自然灾害发生后应急电力和饮用水供应的问题，提供了一种赈灾用的铝基综合能源系统及其工作方法，该系统将自然灾害现场的铝废料转化为电能和饮用水资源，实现废物再利用，有助于灾害现场的废物清理和及时供应电力和饮用水。
4.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种赈灾用的铝基综合能源系统，包括铝水燃烧子系统和制水及发电子系统；
6.所述铝水燃烧子系统包括铝燃料制备装置1、铝水燃烧装置2和燃烧产物收集装置3；首先，收集自然灾害现场形成的各种铝废料，将这些铝废料与铝燃料制备装置1的进口相连接，在铝燃料制备装置1中将这些铝废料转化为铝燃料，铝燃料制备装置1的燃料出口与铝水燃烧装置2的燃料进口相连接，铝水燃烧装置2的氧化剂进口与水路相连接，在铝水燃烧装置2中，铝燃料与水发生剧烈的燃烧反应，反应方程式为2al+4h2o＝2alo(oh)+3h2，反应过程中氧化剂水是过量的，反应产物为固体alo(oh)、蒸汽和氢气，铝水燃烧装置2的气体出口与制水及发电子系统的气动活塞泵装置4的气体进口相连接，铝水燃烧装置2的固体出口与燃烧产物收集装置3的进口相连通；
7.所述制水及发电子系统包括气动活塞泵装置4、反渗透膜5、冷凝器6和氢燃料电池7；气动活塞泵装置4的水路进口与待净化的水相连接，气动活塞泵装置4的水路出口与反渗透膜5的进口相连接，在气动活塞泵装置4中，高温高压的蒸汽和氢气混合气推动活塞做功，气动活塞泵装置4中的活塞泵将待净化的水压缩通过反渗透膜5实现净化，生成干净的饮用水；气动活塞泵装置4的气体出口与冷凝器6的气体进口相连接，在冷凝器6中，混合气中的水蒸气凝结与氢气分离，冷凝器6的气体出口与氢燃料电池7氢气进口相连接，氢气在氢燃料电池7中发生电化学反应产生电能并向外实现供电，氢反应后产生的水与冷凝器6中凝结的水汇合后可输送到待净化水路中或用作他用。
8.优选的，所述气动活塞泵装置4的气体进口中蒸汽与氢气的质量比范围为(10
‑
50)：1。
9.优选的，所述燃烧产物收集装置3中所收集的固体产物用于化工产业或进一步转化重新生成燃料铝。
10.优选的，与铝水燃烧装置2的氧化剂进口相连接的水路中的水来自海水或污水。
11.优选的，与气动活塞泵装置4的水路进口相连接的待净化的水来自海水或污水。
12.本发明一种赈灾用的铝基综合能源系统以自然灾害现场的铝废料为原料，通过铝燃料制备装置1将这些铝废料转化为铝燃料，在铝水燃烧装置2中，铝燃料与水发生氧化反应，生成高温高压的蒸汽和氢气混合气和固体alo(oh)，固体产物alo(oh)收集后可用于化工产业或进一步转化重新生成燃料铝，高温高压的蒸汽和氢气混合气推动气动活塞泵装置4做功，驱动待净化的水流过反渗透膜5净化生成饮用水，随后，蒸汽和氢气混合气经冷凝器6后水蒸气与氢气分离，氢气进入氢燃料电池7反应实现对外供电。
13.本发明的有益效果：
14.本发明所述的一种赈灾用的铝基综合能源系统及其工作方法，具有如下优点：(1)将自然灾害现场的铝废料转化为电能和饮用水资源，实现废物再利用，有助于灾害现场的废物清理和及时供应电力和饮用水；(2)金属铝燃料的能量密度高；(3)铝燃料中不含碳，且系统整个工作过程不产生污染物，是一种绿色低碳的发电技术；(4)整个过程中铝燃料燃烧反应后，其燃烧产物收集后可用作他用或通过电解再生可重新得到金属燃料铝。
附图说明
15.图1为本发明系统示意图。
16.其中，1为铝燃料制备装置、2为铝水燃烧装置、3为燃烧产物收集装置、4为气动活塞泵装置、5为反渗透膜、6为冷凝器、7为氢燃料电池。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
18.参考图1，一种赈灾用的铝基综合能源系统，包括铝水燃烧子系统和制水及发电子系统；
19.所述铝水燃烧子系统包括铝燃料制备装置1、铝水燃烧装置2和燃烧产物收集装置3；首先，收集自然灾害现场形成的各种铝废料，如建筑物铝板、废弃汽车外壳及铝轮毂等，将这些铝废料与铝燃料制备装置1的进口相连接，在铝燃料制备装置1中将这些铝废料转化为铝燃料，铝燃料制备装置1的燃料出口与铝水燃烧装置2的燃料进口相连接，铝水燃烧装置2的氧化剂进口与海水、污水等水路相连接，在铝水燃烧装置2中，铝燃料与水发生剧烈的燃烧反应，反应方程式为2al+4h2o＝2alo(oh)+3h2，反应过程中氧化剂水是过量的，反应产物为固体alo(oh)、蒸汽和氢气，铝水燃烧装置2的气体出口与制水及发电子系统的气动活塞泵装置4的气体进口相连接，铝水燃烧装置2的固体出口与燃烧产物收集装置3的进口相连通；
20.所述制水及发电子系统包括气动活塞泵装置4、反渗透膜5、冷凝器6和氢燃料电池7；气动活塞泵装置4的水路进口与海水、污水等待净化的水相连接，气动活塞泵装置4的水路出口与反渗透膜5的进口相连接，在气动活塞泵装置4中，高温高压的蒸汽和氢气混合气
推动活塞做功，气动活塞泵装置4中的活塞泵将海水、污水等待净化的水压缩通过反渗透膜5实现净化，生成干净的饮用水；气动活塞泵装置4的气体出口与冷凝器6的气体进口相连接，在冷凝器6中，混合气中的水蒸气凝结与氢气分离，冷凝器6的气体出口与氢燃料电池7氢气进口相连接，氢气在氢燃料电池7中发生电化学反应产生电能并向外实现供电，氢反应后产生的水与冷凝器6中凝结的水汇合后可输送到待净化水路中或用作他用。
21.本发明一种赈灾用的铝基综合能源系统以自然灾害现场的铝废料为原料，通过铝燃料制备装置1将这些铝废料转化为铝燃料，在铝水燃烧装置2中，铝燃料与水发生氧化反应，生成高温高压的蒸汽和氢气混合气和固体alo(oh)，固体产物alo(oh)收集后可用于化工产业或进一步转化重新生成燃料铝，高温高压的蒸汽和氢气混合气推动气动活塞泵装置4做功，实现海水或污水流过反渗透膜5净化生成饮用水，随后，蒸汽和氢气混合气经冷凝器6后水蒸气与氢气分离，氢气进入氢燃料电池7反应实现对外供电。
22.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。