纳米金属结合太阳能面板发电系统、方法与流程

文档序号:25535354发布日期:2021-06-18 20:28阅读:85来源:国知局
纳米金属结合太阳能面板发电系统、方法与流程

本发明涉及新能源领域,特别是涉及一种纳米金属结合太阳能面板发电系统、方法。



背景技术:

现有太阳能电池通常在有日照时能够有较好的光电转换,当光照不足或者在夜间时,太阳能电池往往处于电能输出的状态,即白天将光能转化为电能储存在电池中,在夜间由于没有光照,其通过将电池的电能输出实现供电。

其存在的问题为:没法实现长期稳定的发电,或者在用电比较集中时,电池的电量不够,同时在一些可以移动的设备上,如何实现对太阳能电池的补充成为待解决的问题。



技术实现要素:

鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种纳米金属结合太阳能面板发电系统、方法,用于解决现有技术中太阳能发电受限天气和环境、发电效率低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种纳米金属结合太阳能面板发电系统,包括:

至少一块太阳能板,所述太阳能板正反两面均可以进行光电转换;

发光件,所述发光件能够受热后发光且为中空结构,所述发光件位于所述太阳能板的一面;

第一隔热结构,所述第一隔热结构用于隔断所述太阳能板和所述发光件,所述第一隔热结构具有透光性;

所述发光件至少一侧和所述太阳能板对应,所述发光件其他侧通过第二隔热结构隔热,或者所述发光件各侧均与所述太阳能板对应;

燃烧室,所述燃烧室提供纳米金属燃烧的空间;

储热容器,所述储热容器用于容纳熔融盐,所述储热容器和所述燃烧室进行热交换,所述储热容器和所述发光件连通形成循环通道。

可选的,所述太阳能板有两块,两块所述太阳能板分别位于所述发光件的两侧,所述发光件至少有两面发光,所述发光件的发光面面向所述太阳能板。

可选的,所述发光件为碳纤维制成。

可选的,所述第一隔热结构包括隔热腔,所述隔热腔内抽真空,所述隔热腔为透明耐高温材料制成。

可选的,透明耐高温材料为石英玻璃。

可选的,所述发光件的发光面分别位于正反两面,两块所述太阳板将所述发光件夹在中间。

可选的,所述发光件的发光面形倒v结构,所述太阳能板分别位于构成倒v的斜面上;所述发光件的其他面通过所述第二隔热结构隔热。

可选的,所述燃烧室内设有氧化剂通道,所述燃烧室内还设有纳米金属容纳盒,纳米金属置于所述纳米金属容纳盒内,所述纳米金属容纳盒置于所述燃烧室内,所述纳米金属容纳盒上开设有通孔,所述通孔用于让氧化剂进入到所述进入容纳盒内,所述纳米金属容纳盒和所述燃烧室可拆卸连接。

可选的,所述储热容器和所述发光件形成的循环系统上设有水泵和阀门。

一种方法,用纳米金属燃烧产生热量;

用熔融盐储热;

将熔融盐的热量传输给中空的发光件形成循环,发光件受热发光;

发光件产生的光射向太阳能板,实现对太阳能的补充;

在发光件和太阳能板之间抽真空且设置可透光的隔热材料。

如上所述,本发明的纳米金属结合太阳能面板发电系统、方法,至少具有以下有益效果:

通过将太阳能板和发光件结合,实现了对太阳能发电的补充,具体的可以通过纳米金属的燃烧实现热量的产生,然后通过熔融盐储存热量,再通过熔融盐的循环实现对发光件的加热,发光件发光辐射到太阳能板上,实现热电转换,在光照不足或者没有光照时,可以通过纳米金属燃烧实现发电,有效解决电动车等可移动设备的续航等问题,同时通过第一隔热结构的设计,避免了发光件的热量对太阳能板过多的热量辐射,起到了保护太阳能板的作用,同时第一隔热结构具有透光性,使得其在隔热的同时避免了对发光件的光的遮挡,保证了太阳能面板的光源通畅。

附图说明

图1显示为本发明的纳米金属结合太阳能面板发电系统的示意图。

图2显示为本发明的纳米金属结合太阳能面板发电系统另一实施方式的示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图2须知,本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。

以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间,可以进行组合,其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。

请参阅图1和图2,本发明提供一种光电转换装置,包括:至少一块太阳能板1、发光件2和第一隔热结构3,所述太阳能板1正反两面均可以进行光电转换;所述发光件2能够受热后发光,所述发光件2位于所述太阳能板1的一面;所述第一隔热结构3用于隔断所述太阳能板1和所述发光件2,所述第一隔热结构3具有透光性;所述发光件2至少一侧和所述太阳能板1对应,所述发光件2其他侧通过第二隔热结构隔热,或者所述发光件2各侧均与所述太阳能板1对应。通过将太阳能板1和发光件2结合,实现了对太阳能发电的补充,具体的可以通过纳米金属的燃烧实现热量的产生,然后通过熔融盐储存热量,再通过熔融盐的循环实现对发光件2的加热,发光件2发光辐射到太阳能板1上,实现热电转换,在光照不足或者没有光照时,可以通过纳米金属燃烧实现发电,有效解决电动车等可移动设备的续航等问题,同时通过第一隔热结构3的设计,避免了发光件2的热量对太阳能板1过多的热量辐射,起到了保护太阳能板1的作用,同时第一隔热结构3具有透光性,使得其在隔热的同时避免了对发光件2的光的遮挡,保证了太阳能面板的光源通畅。

本实施例中,请参阅图1,所述太阳能板1有两块,两块所述太阳能板1分别位于所述发光件2的两侧,所述发光件2至少有两面发光,所述发光件2的发光面面向所述太阳能板1。可选的,所述发光件2的发光面分别位于正反两面,两块所述太阳板将所述发光件2夹在中间。此种实施方式结构紧凑,同时能够提高光的利用率。

本实施例中,请参阅图2,所述太阳能板1有两块,两块所述太阳能板1分别位于所述发光件2的两侧,所述发光件2至少有两面发光,所述发光件2的发光面面向所述太阳能板1。可选的,所述发光件2的发光面形倒v结构,所述太阳能板1分别位于构成倒v的斜面上;所述发光件2的其他面通过所述第二隔热结构4隔热。此种结构可以实现更大的太阳能板正常光照的面积。

本实施例中,请参阅图1和图2,所述发光件2为管状结构。可选的,所述发光件2为碳纤维制成。管状结构能让熔融盐流通,熔融盐吸收了纳米金属燃烧产生的热量,再和管状发光件2发生热交换,从而让发光件2受热发光。

本实施例中,请参阅图1和图2,所述第一隔热结构3包括隔热腔31,所述隔热腔31内抽真空,所述隔热腔31为透明耐高温材料310制成。可选的,透明耐高温材料310为石英玻璃。石英玻璃可以耐受1200度的温度,更具体的石英玻璃可以通过设置耐高温涂层,或者对普通玻璃的改性而成。本申请的耐高温指示的是400度以上的温度。

本发明具体的纳米金属和熔融盐的储热过程可以为,纳米金属在燃烧室5燃烧,储热容器6内储存的熔融盐和燃烧室5进行热交换储存热量,然后再通过熔融盐的流动控制实现熔融盐和发光件2的热交换。具体的可以选择通过水泵和阀门7配合。所述燃烧室提供纳米金属燃烧的空间;所述储热容器用于容纳熔融盐,所述储热容器和所述燃烧室进行热交换,所述储热容器和所述发光件连通形成循环通道。所述燃烧室内设有氧化剂通道,所述燃烧室内还设有纳米金属容纳盒,纳米金属置于所述纳米金属容纳盒内,所述纳米金属容纳盒置于所述燃烧室内,所述纳米金属容纳盒上开设有通孔,所述通孔用于让氧化剂进入到所述进入容纳盒内,所述纳米金属容纳盒和所述燃烧室可拆卸连接。

一种方法,用纳米金属燃烧产生热量;

用熔融盐储热;

将熔融盐的热量传输给中空的发光件形成循环,发光件受热发光;

发光件产生的光射向太阳能板,实现对太阳能的补充;

在发光件和太阳能板之间抽真空且设置可透光的隔热材料。

太阳光由紫外线、红外线和可见光组成,其中可见光有七种颜色,分别是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。太阳光广义的定义是来自太阳所有频谱的电磁辐射,并可用于太阳能发电。但由于太阳能发电技术不够成熟、太阳能转换效率低、占用体积庞大等原因,难于进入大规模的应用阶段。例如因太阳能辐射强度较弱、蓄电池容量和天气限制等原因,使得完全依靠太阳能驱动的汽车实用性受到极大的限制。据媒体报道,美国爱达荷州国家实验室(inl)提出了一种廉价、可折叠的红外线太阳能板1,最高转换效率可达80%。这种新型面板的关键在于使用了纳米技术。其表面覆盖了一层纳米微型天线阵列,并加入厚度只有1000个原子的传导金属线,可以捕捉红外辐射,因此甚至在晚上也能继续工作。由此可见,红外线可以作为太阳能发电的有效光源。

金属因为具有高能量密度特性,作为燃料的应用研究起始于20世纪40年代。在正常状态下金属不能被用作燃料,但是当研磨至微米、纳米级微粒后,就具有了很高的反应活性,将其点燃会释放出大量能量,且具有热密度高、燃烧无污染等优点,燃烧温度可以从几十度到几千度不等,将其作为添加剂加入燃料中可大大提高燃烧率,在固体火箭推进剂中已有广泛应用。risha等研究发现纳米粒子在较低温度下就能点火燃烧并且很快燃尽,纳米粒子会加快火焰速度,但同时,火焰发光度变小,火焰区域厚度变厚.纳米级金属粉末由于燃烧温度低,燃烧过程不会熔化金属颗粒,过程处于气固非均相燃烧过程,燃烧产物经捕集还原后可重复利用,可作为新型高密度含能燃料用于发动机,因此研究纳米级金属粒子的燃烧特性具有重要意义。

熔融盐技术是将普通的固态无机盐加热到其熔点以上形成液态(如nano3在308℃熔化,常见的食盐nacl在801℃熔化),然后利用熔融盐的热循环达到太阳能传热蓄热的目的。与传统的工质相比,熔融盐具有使用温度范围广(从几十摄氏度到几千摄氏度以上)、传热性能高、工作压力低、热损失小等一系列巨大的优点,运用熔融盐蓄热技术24小时降温可在1度左右,熔融盐传热蓄热技术已经在化工、军工等领域得到了广泛的利用。美国率先使用了熔融盐作为太阳能热发电的传热蓄热工质,并在solartwo太阳能热发电实验电站上取得了很好的效果。2010年7月,意大利国家电力集团在西西里岛建成了世界首个完全使用熔融盐蓄热的阿基米德太阳能光热发电站。

本发明专利利用纳米金属燃烧产生高温,并通过熔融盐储能后对可发光物质进行高温循环加热后发射可见光线,作为太阳能发电设备光源的有效补充,如对碳纤维加热(但不限于)产生橙黄色强光和红外线等。因为摆脱了对自然光的依赖,发电装置可以做成多层立体叠加,在单位时间内加倍提高了发电功率和转化效率,从而解决了诸如电动交通工具等在弱光环境和不稳定天气下续航的稳定性和持久性等问题,因此本发明专利具有十分广阔的应用前景。

碳纤维高温加热后能产生强烈的可见光和红外线,如爱迪生早期发明的灯丝就是采用产自日本的竹碳纤维。生活中常见的小太阳取暖器也常常采用碳纤维发热管,当碳纤维管达到400度左右高温时,会发出强烈的可见光和红外线,而可见光和红外线在相对封闭空间内近距离的辐射太阳能板1,可不受天气阴晴、云层遮挡、灰尘雾霾等因素影响,发电效率显然远高于太阳通过云层照射到地面的效率。将纳米金属燃烧产生高温后通过熔融盐储能,对碳纤维高温循环加热产生的可见光和红外线近距离辐射太阳能板1后转化为电能,是本发明专利的实施例之一,但本发明专利并非仅限于此,所有以纳米金属为燃料加热发出强光辐射,并结合太阳能发电装置发电的方法均包含在本发明专利保护范围之内。金属具有高能量密度特性,燃烧能产生高温为行业公知,但纳米金属燃烧后并不能直接发电。本发明通过溶融盐对纳米金属燃烧后储能加热并发出可见光,解决了太阳能发电在受限天气和弱光环境下的能源补充问题,具有较高的新颖性和创新性。且由于本发明专利摆脱了对自然光的依赖,从而可以建立多层立体发电架构,解决了太阳能面板占地面积大,易受雾霾、灰尘、遮挡等环境影响,具有巨大的实用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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