發(fā)布時(shí)間：2020-06-10 15:36

【摘要】：自然界和工業(yè)生產(chǎn)中存在種類(lèi)豐富、數(shù)量巨大的低品位熱能(例如工業(yè)余熱、太陽(yáng)能、地?zé)崮艿?。本課題組將逆電滲析(Reverse electrodialysis,RED)法鹽差能發(fā)電技術(shù)與低溫多效蒸餾技術(shù)相結(jié)合,提出一種由低品位熱能驅(qū)動(dòng)的閉式熱-電轉(zhuǎn)換技術(shù)。借助工作溶液濃度的不斷轉(zhuǎn)化,首先利用低溫多效蒸餾技術(shù)實(shí)現(xiàn)低品位熱能向溶液鹽度梯度能(Salinity gradient energy,SGE)的轉(zhuǎn)換,然后利用逆電滲析技術(shù)實(shí)現(xiàn)SGP向電能的轉(zhuǎn)換。流出RED電池堆的廢液會(huì)被導(dǎo)回到發(fā)生器中進(jìn)行再生。如此循環(huán),實(shí)現(xiàn)持續(xù)熱-電轉(zhuǎn)換。工作溶液是影響該閉式熱-電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)工作效率的關(guān)鍵因素。為提高RED熱-電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的工作效率,工作溶液需具有低潛熱、低沸點(diǎn)和高電導(dǎo)性的特點(diǎn)。本文選取金屬鹽-有機(jī)溶劑-水三元體系作為主要研究對(duì)象,探討其電導(dǎo)性和電轉(zhuǎn)換性。首先,測(cè)試了溶液組成(溶質(zhì)、溶劑及添加劑)、濃度、溫度等因素對(duì)溶液電導(dǎo)性的影響規(guī)律。進(jìn)而,優(yōu)選電導(dǎo)性強(qiáng)的三元溶液,建立RED電池堆系統(tǒng),探討其電轉(zhuǎn)換特性。具體實(shí)驗(yàn)探究了溶液濃度比、溶液流速、膜間距、工作溫度和間隔層材質(zhì)等關(guān)鍵因素對(duì)于RED電池堆電輸出特性的影響規(guī)律。此外,還從實(shí)用性角度針對(duì)離子交換膜的耐酸、耐堿性進(jìn)行了測(cè)試。在課題組之前對(duì)二元溶液物性的研究基礎(chǔ)上,本文拓展對(duì)醋酸鉀(KAc)-甲醇-水和醋酸鉀(KAc)-乙醇-水的電導(dǎo)特性的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:隨著混合溶劑中水所占比例的增大,溶液電導(dǎo)率不斷增大;而實(shí)測(cè)溫度范圍內(nèi),溫度的升高會(huì)使溶液電導(dǎo)率增大;相同條件下,甲醇作為有機(jī)溶劑組分時(shí),溶液的電導(dǎo)率值比對(duì)應(yīng)的乙醇溶液體系更大。KAc-甲醇-水的電轉(zhuǎn)換性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:隨入口濃、稀溶液濃度比的增大,RED電池堆的輸出功率密度首先逐漸增大,但存在最佳濃度比使得輸出功率密度達(dá)到最大值;實(shí)測(cè)流速范圍內(nèi),RED電池堆輸出電壓和功率密度隨流速增大而增大;膜間距越大,RED電池堆電阻越大,輸出功率密度越小;溶液溫度升高,RED電池堆的輸出功率密度增大;使用KAc-甲醇-水溶液時(shí),RED電池堆輸出功率密度比KAc-乙醇-水溶液時(shí)更大;間隔層材質(zhì)為金屬材質(zhì)時(shí)能夠使電池堆電阻減小,功率密度增大。但從實(shí)際工程角度,需要做好金屬的防腐蝕工作。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TQ028.74;TM91

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