TW201402938A - 海水發電系統 - Google Patents
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Abstract
一種海水發電系統，與一海洋相鄰設置，包含有一海水處理設備、一沉澱設備、一分離設備以及一發電設備。該海水處理設備取得一海水而對該海水進行濃縮得到一濃縮海水；該沉澱設備對該濃縮海水加熱以形成一金屬氧化物；該分離設備將該金屬氧化物加熱而還原形成一金屬；而該發電設備以該金屬作為一第一電極並且包含一第二電極以及一與該第一電極及該第二電極接觸的電解質。據此，本發明利用該海水持續形成該第一電極，並以該第一電極及該第二電極分別與該電解質進行一電化學反應，令該第一電極與該第二電極產生一電位差而產生穩定的電力。
Description
本發明為有關一種發電裝置，尤指一種海水發電系統。
隨著人口的增加，以及工業化與都市化的演進，人類對於能源的需求有增無減，然而，地球有限的資源卻日漸枯竭，使得能源短缺的問題已迫在眉睫，而目前許多先進國家所使用的核能發電，由於產生大量的熱污染以及發電後的核廢料處理問題，使得利用低污染的綠色能源進行發電，愈來愈受到重視，例如使用風力發電以及太陽能發電等。
在中華民國新型專利公告第M437386號中，即揭示一種風力發電裝置，包括一受風機艙、一塔座、一塔柱及一液壓傳動組。受風機艙具有一風扇本體。塔座具有一發電機組，並固設於地面上。塔柱位於塔座及受風機艙之間，並將受風機艙支撐於空中。液壓傳動組同時跨設於受風機艙及塔座中，並連接風扇本體及發電機組，用以被風扇本體傳動而帶動發電機組運作。
另在中華民國新型專利公告第M343721號中，揭示一種太陽能發電模組，用以接受太陽光照射而發電，該太陽能發電模組包括太陽能板、框架、第一透鏡以及反射板，框架連接於太陽能板並形成於其上方，第一透鏡連接於框架上，並形成於太陽能板上方，反射板固定連接於框架，並與第一透鏡呈傾斜配置；藉由反射板將所述太陽光反射至第一透鏡，經第一透鏡的折射以平行光輸出，且照射於太陽能板並輸出電力。
不過，上述所使用的風力發電裝置，由於風力具有間歇性以及需要考量依地區的風量與土地面積夠大才適合興建風力發電場，而無法穩定的提供發電量以及有區域性設置的限制，至於太陽能發電模組，則是受到氣候變遷、晝夜變化的影響以及需大面積分佈設置才能達到足夠的功率與經濟效益，亦無法長時間穩定的供給電能，並且容易受土地面積與造價的限制，因此有需要尋求別種發電裝置。
本發明的主要目的，在於解決習知的發電裝置，具有無法穩定供應發電量以及需具備大面積土地才得以設置的問題。
為達上述目的，本發明提供一種海水發電系統，係與一海洋相鄰設置，包含有一海水處理設備、一沉澱設備、一分離設備以及一發電設備。該海水處理設備包括一與該海洋相接而自該海洋取得一海水的一取水裝置以及一與該取水裝置連接而對該海水進行濃縮以得到一濃縮海水的提濃裝置；該沉澱設備包括一與該提濃裝置連通供該濃縮海水流入的腔室以及一設置於該腔室內對該濃縮海水加熱以形成一金屬氧化物沉澱的第一加熱器；該分離設備與該沉澱設備連接，並包括一將該金屬氧化物加熱而還原形成一金屬的第二加熱器；以及該發電設備以該金屬作為一第一電極並且包含一第二電極以及一與該第一電極及該第二電極接觸的電解質。
其中，該發電設備的該第一電極及該第二電極分別與該電解質進行一電化學反應，令該第一電極與該第二電極產生一電位差而產生電力。
如此一來，本發明藉由設置該海水處理設備、該沉澱設備、該分離設備，從該海水提煉出該金屬以作為該發電設備的該第一電極，再透過該第一電極及該第二電極進行該電化學反應，而產生電力，至少具有下列優點：
1.該海水得以源源不絕的進行補充，令該第一電極的該金屬得以持續形成，且該電解質亦可使用該海水，進而提供穩定的發電量以及達到環保的訴求。
2.該海水發電系統只需設置於和海洋相鄰的區域以方便取得海水，不需受到大範圍的土地區域才得以設置的限制。
1．．．海水
2．．．濃縮海水
3．．．金屬氧化物
4．．．金屬
10．．．海水處理設備
11．．．取水裝置
12．．．提濃裝置
121．．．超音波震盪器
20．．．沉澱設備
21．．．腔室
22．．．第一加熱器
30．．．分離設備
31．．．第二加熱器
40．．．發電設備
41．．．第一電極
42．．．第二電極
43．．．電解質
圖1，為本發明第一實施例的結構示意圖。
有關本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：
請參閱『圖1』所示，為本發明第一實施例的結構示意圖，本發明為一種海水發電系統，係與一海洋相鄰設置，例如可設置於與海洋相鄰的海岸，或是受海洋環繞的小島上，該海水發電系統包含有一海水處理設備10、一沉澱設備20、一分離設備30以及一發電設備40。該海水處理設備10包括一取水裝置11以及一提濃裝置12，該取水裝置11與該海洋相接而自該海洋取得海水1，在此實施例中，該取水裝置11包含一與該海洋接觸的輸入端、一與該輸入端相對的輸出端以及一抽水幫浦，藉由該抽水幫浦的運作，將海水1從該海洋抽出而由該輸入端流入該取水裝置11，再由該輸出端流出該取水裝置11而流入該提濃裝置12，該提濃裝置12在此包含一超音波震盪器121，利用該超音波震盪器121對該海水1產生震動，而於該海水1中沉澱出一沉澱物，該沉澱物可為氯化鎂或氯化鋁為主體之含水化合物等，以進一步將該海水1形成一含有該沉澱物的濃縮海水2。
該沉澱設備20與該海水處理設備10連接，並包含一腔室21以及一第一加熱器22，該腔室21與該提濃裝置12連通以接收由該提濃裝置12流出的該濃縮海水2，該第一加熱器22設置於該腔室21內，用以對該濃縮海水2進行加熱，令該濃縮海水2產生一金屬氧化物3的沉澱，在此實施例中，該第一加熱器22為一由太陽能提供能量進行發熱的石墨加熱器，但不以此為限制，其主要可將該濃縮海水2加熱至80°C~700°C之間而產生該金屬氧化物3的沉澱，該金屬氧化物3則可為氧化鎂或氧化鋁為主體的化合物等。
該分離設備30與該沉澱設備20連接並接收該金屬氧化物3，該分離設備30包含一第二加熱器31，該第二加熱器31加熱該金屬氧化物3以令該金屬氧化物3產生一還原反應，而形成一金屬4，在此該第二加熱器31可為一柵列雷射加熱器，但不以此為限制，該柵列雷射加熱器可透過一雷射激發該金屬氧化物3，並加熱該金屬氧化物3至產生該還原反應的一還原溫度，致使該金屬氧化物3還原成該金屬4，例如在此實施例中，該金屬氧化物3為氧化鎂，該第二加熱器31則可將該氧化鎂加熱至超過20,000°C的該還原溫度，而使得氧化鎂還原成為鎂的該金屬4，同理可知，若該金屬氧化物3為氧化鋁，該金屬4則可為鋁。
至於該發電設備40則可與該分離設備30連接，接收由該分離設備30輸出的該金屬4，該發電設備40包含有一第一電極41、一第二電極42以及一電解質43，該第一電極41為利用該金屬4直接形成，該第二電極42的材質則可為奈米碳管、及任何以碳型式所形成之陰極，而該電解質43則與該第一電極41以及該第二電極42連接，其直接取用該海水1形成，亦可使用含有陰離子和陽離子之混合溶液。
在本發明中，於進行發電時，該電解質43將與該第一電極41及該第二電極42分別進行一電化學反應，該電解質43與該第一電極41所進行的該電化學反應為：
Mg+2H2O→Mg(OH)2+H2
而與該第二電極42所進行的電化學反應為：
O2+2H2O+4e-→4OH-
如此，由該第一電極41之金屬材料和電解質43反應，再藉由電解質43同時與該第二電極42處的氣體還原完成發電迴路，據此，令該第一電極41與該第二電極42持續產生一電位差而產生電力。
再者，尚需說明的是，在本發明之中，該海水發電系統由該提濃裝置12對該海水1進行濃縮所形成另一部分的一淡化海水，還可將該淡化海水輸出經處理後，進一步形成生活用水、工業用水或者是飲用水供應。
綜上所述，由於本發明藉由設置該海水處理設備、該沉澱設備、該分離設備，從該海水提煉出該金屬以作為該發電設備的該第一電極，再透過該第一電極及該第二電極進行該電化學反應，而產生電力，由於該海水得以源源不絕的進行補充，進而可持續供應該第一電極於該金屬的消耗，據而提供穩定的發電量，再者，該海水發電系統只需設置於和海洋相鄰的區域以方便取得海水，不需受到大範圍的土地區域才得以設置的限制，並且還可以進一步埋設於該海岸，增加土地面積的利用，最後，經由該提濃裝置所輸出的該淡化海水，更可形成生活用水、工業用水或者是飲用水而供應，因此本發明極具進步性及符合申請發明專利的要件，爰依法提出申請，祈 鈞局早日賜准專利，實感德便。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明的一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。
1．．．海水
2．．．濃縮海水
3．．．金屬氧化物
4．．．金屬
10．．．海水處理設備
11．．．取水裝置
12．．．提濃裝置
121．．．超音波震盪器
20．．．沉澱設備
21．．．腔室
22．．．第一加熱器
30．．．分離設備
31．．．第二加熱器
40．．．發電設備
41．．．第一電極
42．．．第二電極
43．．．電解質
Claims (9)
- 一種海水發電系統，係與一海洋相鄰設置，包含有：
一海水處理設備，包括一與該海洋相接而自該海洋取得一海水的一取水裝置以及一與該取水裝置連接而對該海水進行濃縮以得到一濃縮海水的提濃裝置；
一沉澱設備，包括一與該提濃裝置連通供該濃縮海水流入的腔室以及一設置於該腔室內對該濃縮海水加熱以形成一金屬氧化物沉澱的第一加熱器；
一與該沉澱設備連接的分離設備，該分離設備包括一將該金屬氧化物加熱而還原形成一金屬的第二加熱器；以及
一以該金屬作為一第一電極並且包含一第二電極以及一與該第一電極及該第二電極接觸的電解質的發電設備；
其中，該發電設備的該第一電極及該第二電極分別與該電解質進行一電化學反應，令該第一電極與該第二電極產生一電位差而產生電力。 - 如申請專利範圍第1項所述的海水發電系統，其中該提濃裝置更包含一令該海水產生一據以形成該濃縮海水的沉澱物的超音波震盪器。
- 如申請專利範圍第2項所述的海水發電系統，其中該沉澱物為選自氯化鎂或氯化鋁。
- 如申請專利範圍第1項所述的海水發電系統，其中該第一加熱器包含一由一太陽能提供能量進行發熱的石墨加熱器。
- 如申請專利範圍第1項所述的海水發電系統，其中該第二加熱器包含一柵列雷射加熱器。
- 如申請專利範圍第1項所述的海水發電系統，其中該金屬氧化物為選自氧化鎂或氧化鋁。
- 如申請專利範圍第1項所述的海水發電系統，其中該金屬為選自鎂或鋁。
- 如申請專利範圍第1項所述的海水發電系統，其中該第二電極的材料為選自奈米碳管或碳。
- 如申請專利範圍第1項所述的海水發電系統，其中該電解質為選自海水及含有陰離子和陽離子的混合溶液所組成的群組。
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