一种高效可持续的串并联渗透能供电系统

本发明属于电化学，具体的说，涉及一种高效可持续的串并联渗透能供电系统。

背景技术：

1、目前，全球电力供应主要依赖火力发电和水力发电。然而，火力发电需要燃烧大量的化石燃料导致空气污染，而水力发电会破坏河流沿途的生态和航运。需要大幅度提高可再生能源的利用率，即大力开发可再生能源的供电技术。由于风能、太阳能和水电等可再生能源易受地理环境、季节变化和天气相关的限制，基于此的电力供应系统无法满足多样化的工业和生活需求。渗透能也是一种可再生能源，其输出具有可预测性和稳定性，同时不产生废物或二氧化碳排放，并且不受天气条件的影响。理论上，入海口处的海洋和河流界面的渗透能约为0.8kwhm-3，而全球总渗透能高达30太瓦。因此，渗透能是一种理想的可再生供电能源。然而，渗透能的直流供电方式使得其应用受限，无法满足日常多场景的供电需求。

技术实现思路

1、本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种高效可持续的串并联渗透能供电系统。该串并联渗透能供电系统绿色简单，同时多样化的供电方式可以满足更多的实际需求。

2、本发明的技术方案具体介绍如下。

3、一种高效可持续的串并联渗透能供电系统，其包括若干独立供电组件，导线、开关和二极管；若干独立供电组件通过导线和开关实现供电系统的串并联，并由二极管规定电流流向；其中，独立供电组件由一个盛装海水的海水池、一个承装淡水的淡水池和设置在海水和淡水的界面处的离子交换膜组成，离子交换膜用于传输阴离子或者阳离子，以获取海水和淡水界面的渗透能，并将其转化为电能。

4、本发明中，独立供电组件有n个，开关包括开关a、开关b、开关c和开关d；

5、n-1个独立供电组件的海水池和淡水池的一侧分别通过导线和一个二极管相连，剩余一个独立供电组件仅在淡水池一侧和一个二极管相连，其未在海水池的一侧通过导线和一个二极管相连，开关c设置在该独立供电组件的海水池和其它独立供电组件的海水池一侧的二极管之间；独立供电组件淡水池，海水池一侧的二极管之间分别依次通过导线连接，开关a和开关b设置在干路上；开关d有n-1个，分别设置在n个独立供电组件之间，开关d的两个接口分别和相邻的两个独立组件的淡水池、海水池相连；

6、工作时，开关a 和开关d断开，同时开关b和开关c闭合时，实现系统的并联供电；开关a 和开关d闭合，同时开关b和开关c断开时，实现系统的串联供电。

7、本发明中，开关d受开关a的控制，开关a开闭合时所有的开关d同步开闭合；开关c受开关b的控制，开关b开闭合时开关c同步开闭合；开关c和开关d的闭合和断开状态始终相反；系统中所有的开关d共用一个控制电路。

8、本发明中，海水的盐度在26-35‰ 之间，淡水的盐度在0.01-0.6‰ 之间；一个独立供电组件中，海水和淡水的体积比为1：1。

9、本发明中，离子交换膜选自季铵聚阴离子交换膜或全氟磺酸基聚合物阳离子交换膜。

10、本发明中，独立供电组件的个数n为2-10。

11、和现有技术相比，本发明的有益效果在于：

12、本发明所涉及的一种高效可持续的串并联渗透能供电系统利用海洋中丰富的渗透能持续发电，绿色简单。系统中的高性能离子交换膜位于淡水和海水交界处，用于捕获海水和淡水界面的渗透能并将其转化为电能。该串并联渗透能供电系统可以实现大功率串联供电和小功率并联供电的按需切换，多样化的供电方式可以满足更多的实际需求。

技术特征：

1.一种高效可持续的串并联渗透能供电系统，其特征在于，其包括若干独立供电组件，导线、开关和二极管；若干独立供电组件通过导线和开关实现供电系统的串并联，并由二极管规定电流流向；其中，独立供电组件由一个盛装海水的海水池、一个承装淡水的淡水池和设置在海水和淡水的界面处的离子交换膜组成，离子交换膜用于传输阴离子或者阳离子，以获取海水和淡水界面的渗透能，并将其转化为电能。

2.根据权利要求1所述的高效可持续的串并联渗透能供电系统，其特征在于，独立供电组件有n个，开关包括开关a、开关b、开关c和开关d；

3.根据权利要求2所述的高效可持续的串并联渗透能供电系统，其特征在于，开关d受开关a的控制，开关a开闭合时所有的开关d同步开闭合；开关c受开关b的控制，开关b开闭合时开关c同步开闭合；开关c和开关d的闭合和断开状态始终相反；系统中所有的开关d共用一个控制电路。

4.根据权利要求1所述的高效可持续的串并联渗透能供电系统，其特征在于，海水的盐度在26-35‰之间，淡水的盐度在0.01-0.6‰之间；一个独立供电组件中，海水和淡水的体积比为1：1。

5.根据权利要求1所述的高效可持续的串并联渗透能供电系统，其特征在于，离子交换膜选自季铵聚阴离子交换膜或全氟磺酸基聚合物阳离子交换膜。

6.根据权利要求1所述的高效可持续的串并联渗透能供电系统，其特征在于，独立供电组件的个数n为2-10。

技术总结
本发明属于电化学技术领域，具体为一种高效可持续的串并联渗透能供电系统。该系统包括若干独立供电组件，导线、开关和二极管；若干独立供电组件通过导线和开关实现供电系统的串并联，并由二极管规定电流流向；其中，独立供电组件由一个盛装海水的海水池、一个承装淡水的淡水池和设置在海水和淡水的界面处的离子交换膜组成，离子交换膜用于传输阴离子或者阳离子，以获取海水和淡水界面的渗透能，并将其转化为电能。该串并联渗透能供电系统利用海洋中的渗透能发电，可以实现大功率串联供电和小功率并联供电的按需切换。该串并联渗透能供电系统绿色简单，同时多样化的供电方式可以满足更多的实际需求。

技术研发人员：孔彪,梁启锐,曾洁
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6