论文部分内容阅读
世界人口的不断增长导致人类对能源的需求量也在不断的增加,迫使我们开发和利用环境友好和可再生的新能源。盐差能是存在于海水和淡水之间或者两种含盐浓度不同的海水之间的化学位差能,是以化学能形态存在的海洋能。反电渗析法是一种利用盐差能发电的方法,相比于其他方法,具有更高的能量密度。本文研究了反电渗析海洋盐差能发电过程,建立了该过程的数学模型,并考察了不同的操作参数例如流速、进料浓度和隔板厚度对其发电性能的影响。利用建立的反电渗析器模型,模拟了海水和河水进料的反电渗析(reverse electrodialysis,RED)过程中进料流速、隔板厚度、最优长度等设计参数对反电渗析器的功率密度和能量效率的影响。结果表明,进料流速的变化会影响膜两侧的离子的传质过程,会对浓室和淡室中的溶液浓度分布产生影响,较大流速使得膜和溶液交界处的离子浓度保持基本不变,流速升高,RED系统输出的功率密度升高,而泵的动力消耗也在升高,当流速在100 mm/s时RED的净输出功率有最大值,减小隔板厚度可以很大程度地提高反电渗析过程的功率密度和能量效率,增加RED装置的长度会获得的较高的能量效率,但是平均功率密度有所降低。研究了反渗透海水淡化副产的浓海水和海水一起用于反电渗析发电过程,研究了淡水回收率、分级操作、离子交换膜的选用对反电渗析器发电性能的影响。结果表明,选用高浓度的海水进料可以提高反电渗析器的输出功率,分级进料可以将RED的能量效率由25.83%提高到53.57%,低电阻和高选择透过性的离子交换膜有利于提高反电渗析器的功率密度。