以植物为原料的发电装置及其发电方法与流程

本发明涉及发电装置的，具体而言，涉及以植物为原料的发电装置及其发电方法。

背景技术：

1、随着人们生活水平的飞速发展，人类消耗了地球上大量的能源资源，地球能源形势以及环境污染日趋严峻，因此，为了保证能源的顺利供应，实现能源的可持续利用，发展新能源、大力开发可再生能源是我们的必然选择。

2、中国富煤贫油少气，火力发电是中国的主要电力来源，目前我国发电供热用煤占全国煤炭生产总量的50%左右，80%的二氧化碳排放量由煤电排放。

3、基于以上问题，现亟待设计一种以植物为原料的发电装置，来替代化石燃料进行发电以及环境污染的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供以植物为原料的发电装置及其发电方法，以植物炭粉及外部氧气作为氧化还原反应的反应物，实现电子从阳极端头向阴极端头持续转移完成发电过程，实现循环发电，发电效率达到95%以上。

2、本发明是这样实现的，以植物为原料的发电装置，包括呈中空设置的阳极壳，所述阳极壳的外壁贴合有一层用于传导氧离子的电解质隔膜，所述电解质隔膜表面的中部盘绕设置有黑色阴极层，所述黑色阴极层的一侧连接阴极端头，在所述阳极壳底部连接有阳极端头，所述阴极端头、阳极端头分别连接外部用电或储能设备。

3、进一步地，所述阳极壳的一侧设置有弧形封闭段，所述阳极壳的另一侧设置反应料出入口，所述反应料出入口连通阳极壳内部的反应室。

4、进一步地，所述黑色阴极层的外壁上分布有导电胶网格，所述导电胶网格与阴极端头相连接。

5、进一步地，所述导电胶网格呈垂直分布，便于黑色阴极层上获得的电子在导电胶网格上快速分散，充分与氧气发生还原反应成氧离子。

6、进一步地，所述反应室内盛装植物炭粉，所述植物炭粉呈粉末状且贴合在阳极壳的内壁上。

7、与现有技术相比，本发明提供的以植物为原料的发电装置及其发电方法，具备以下有益效果：

8、1、以植物炭粉及外部氧气作为氧化还原反应的反应物，实现电子从阳极端头向阴极端头持续转移完成发电过程，植物炭粉在高温下烘烤完成部分氧化反应生成co作为反应物，与穿过电解质隔膜的氧离子在阳极壳内完成电氧化反应生成二氧化碳，释放电子，电子从阳极端头向阴极端头输送至黑色阴极层上，并且在黑色阴极层上与外部氧气接触发生还原反应，形成的氧离子再次传导到电解质隔膜；阳极室内所生成的二氧化碳在高温下与植物炭粉内的炭反应被再次还原成一氧化碳，并继续参与氧化还原反应，实现循环发电，发电效率达到95%以上；

9、2、无污染，所选取的植物炭粉为高热量密度的香根草秸秆，通过高温无氧碳化后再进行研磨加工，碳化后的秸秆中主要成分为炭以及无机盐，不含硫元素，并且在整个发电过程中不会污染环境，做到了无污染循环利用发电；

10、3、由于本技术方案所发生的总反应为： c + o2= co2，该反应本身属于放热反应，所以在触发反应时前期进行升温，在达到温度后无需外部加热，依靠自身反应的热量即可进行持续放热反应，节约了能源；

11、4、植物炭粉在反应后所剩余的粉末中无机盐含量在80%以上，通过收集该粉末制备成化肥进行废物利用，从而提升了原料利用率。

12、以植物为原料的发电方法，具体包括如下步骤：

13、s11：将以植物为原料的发电装置的阴极端头与阳极端头连接外部用电或储能设备，并向阳极壳内部的反应室内填充植物炭粉；

14、s12：将填充好植物炭粉的阳极壳置于高温炉内进行加热，控制温度达到700-1000℃时，此时阳极壳内触发氧化反应，植物炭粉在高温环境下产生一氧化碳，一氧化碳到达阳极，与氧离子发生电氧化反应：co+o2-= co2+2e-；

15、s13：反应室内所生成的二氧化碳与植物炭粉进行反应再次生成一氧化碳进行反应，以提供下一步的反应物：co2+ c = 2co；

16、s14：反应产生的电子依次从阳极端头经过外部设备，向阴极端头转移至黑色阴极层上，在阴极上发生还原反应：o2+ 4e-= 2o2-；

17、s15：生成的氧离子穿过电解质隔膜到达阳极壳的内壁上，并与反应室内部的一氧化碳发生电氧化反应：o2-+co = co2+ 2e-，从而实现电子不断转移形成电能。

18、在s12中，植物炭粉在高温下与反应室内所留有的有限氧气进行反应产生一氧化碳，一氧化碳扩散到阳极壳的内壁上，继续反应实现电子转移。

19、在s13中，若发现发电效率明显降低后，需要对反应室内的植物炭粉进行置换，所替换下的为草木灰可用于制备农业化肥。

20、在s14中，电子从阴极端头快速传导到黑色阴极层的导电胶网格上，并与外部的氧气完成还原反应生成氧离子向电解质隔膜内部输送。

21、在s15中，所述氧离子依次穿过电解质隔膜到达阳极壳内，再与反应室内部扩散的一氧化碳发生电氧化反应，电子再次从阳极端头至阴极端头上完成下一个闭合回路发电过程。

技术特征：

1.以植物为原料的发电装置，其特征在于，包括呈中空设置的阳极壳，所述阳极壳的外壁贴合有一层用于传导氧离子的电解质隔膜，所述电解质隔膜表面的中部盘绕设置有黑色阴极层，所述黑色阴极层的一侧连接阴极端头，在所述阳极壳底部连接有阳极端头，所述阴极端头、阳极端头分别连接外部用电设备或储能设备。

2.如权利要求1所述的以植物为原料的发电装置，其特征在于，所述阳极壳的一侧设置有弧形封闭段，所述阳极壳的另一侧设置反应料出入口，所述反应料出入口连通阳极壳内部的反应室。

3.如权利要求2所述的以植物为原料的发电装置，其特征在于，所述黑色阴极层的外壁上分布有导电胶网格，所述导电胶网格与阴极端头相连接。

4.如权利要求3所述的以植物为原料的发电装置，其特征在于，所述导电胶网格呈垂直分布，便于黑色阴极层上获得的电子在导电胶网格上快速分散，充分与氧气发生还原反应成氧离子。

5.如权利要求4所述的以植物为原料的发电装置，其特征在于，所述反应室内盛装植物炭粉，所述植物炭粉呈粉末状且贴合在阳极壳的内壁上。

6.以植物为原料的发电方法，其特征在于，通过权利要求1-5任意一项所述的以植物为原料的发电装置进行发电，具体包括如下步骤：

7.如权利要求6所述的以植物为原料的发电方法，其特征在于，在s12中，植物炭粉在高温下与反应室内所留有的有限氧气进行反应产生一氧化碳，一氧化碳扩散到阳极壳的内壁上，继续反应实现电子转移。

8.如权利要求7所述的以植物为原料的发电方法，其特征在于，在s13中，若发现发电效率明显降低后，需要对反应室内的植物炭粉进行置换，所替换下的为草木灰可用于制备农业化肥。

9.如权利要求8所述的以植物为原料的发电方法，其特征在于，在s14中，电子从阴极端头快速传导到黑色阴极层的导电胶网格上，并与外部的氧气完成还原反应生成氧离子向电解质隔膜内部输送。

10.如权利要求9所述的以植物为原料的发电方法，其特征在于，在s15中，所述氧离子依次穿过电解质隔膜到达阳极壳内，再与反应室内部扩散过来的一氧化碳发生电氧化反应，电子再次从阳极端头至阴极端头上完成下一个闭合回路发电过程。

技术总结
本发明涉及发电装置的技术领域，公开了以植物为原料的发电装置及其发电方法，所述以植物为原料的发电装置包括呈中空设置的阳极壳，所述阳极壳的外壁贴合有一层用于传递氧离子的电解质隔膜，所述电解质隔膜表面的中部盘绕设置有黑色阴极层，所述黑色阴极层的一侧连接阴极端头，在所述阳极壳底部连接有阳极端头，所述阴极端头、阳极端头分别连接外部用电或者储能设备。本发明以植物炭粉及外部氧气作为氧化还原反应的反应物，实现电子从阳极端头向阴极端头持续转移完成发电过程，并且所生成的二氧化碳在高温下与植物炭粉内的炭反应被再次还原成一氧化碳参与氧化还原反应，实现循环发电，发电效率达到95%以上。

技术研发人员：张健,韩敏芳,花秀夫,李杜若
受保护的技术使用者：安徽华曙科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12