本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電和光催化水凈化領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

太陽能作為一種無污染、可再生的新能源有著非常廣闊的發(fā)展前景，特別是在光伏發(fā)電和光催化水處理方面得到了廣泛的應(yīng)用。光伏電池受溫度等環(huán)境因素影響很大，當(dāng)溫度升高時(shí)，光伏電池輸出電壓將下降，一般溫度每升高1℃，發(fā)電效率就會(huì)下降0.4％，普通太陽能光伏板的正常工作溫度一般在20-25℃，而普通太陽能光伏板在夏季時(shí)的工作溫度可達(dá)到70℃以上，冬季的工作溫度可達(dá)到50℃以上，因此太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的熱量聚集造成工作溫度的上升，是影響其發(fā)電效率和使用壽命的主要因素，特別是在使用聚光器時(shí)，光伏電池的工作溫度會(huì)更高。目前解決此項(xiàng)難題的主要技術(shù)是采用水冷式循環(huán)系統(tǒng)，將產(chǎn)生的熱量通過冷卻水排放到環(huán)境中。光催化水凈化技術(shù)是通過紫外光和光催劑對(duì)水中的有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，最后生成無害的水和二氧化碳，而光催化水凈化技術(shù)只能利用太陽光中的一部分紫外光，對(duì)太陽能的利用率不高。因此，為了避免現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，有必要對(duì)光伏發(fā)電和光催化水凈化裝置進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到同時(shí)降低太陽能光伏板的溫度和提高太陽能利用率的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種能高效利用太陽能、無需額外提供能量的裝置，將聚光光伏發(fā)電與光催化水處理技術(shù)耦合于一體的太陽能利用系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)中太陽能光伏板的工作溫度受季節(jié)影響發(fā)電效率低和光催化水凈化效率低的問題，同時(shí)提高太陽能的利用效率。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種集聚光光伏發(fā)電與光催化水凈化于一體的太陽能利用系統(tǒng)，包括太陽能光伏板、光催化反應(yīng)器、污水循環(huán)裝置、氣體循環(huán)裝置和聚光器，其特征在于：所述光催化反應(yīng)器由上蓋板、下蓋板、左側(cè)板、右側(cè)板、頂板和底板圍成，所述下蓋板由導(dǎo)熱性能高的材料制成并通過導(dǎo)熱膠粘貼于所述太陽能光伏板的底面，所述上蓋板由紫外光透過率高的材料制成，所述光催化反應(yīng)器設(shè)于所述太陽能光伏板的上方，所述光催化反應(yīng)器面對(duì)太陽，所述太陽能光伏板的正面朝下，并通過聚光器將太陽光聚集到所述太陽能光伏板的正面；所述底板上分布多個(gè)進(jìn)氣口，所述頂板上分布多個(gè)氣液出口，所述左側(cè)板和右側(cè)板的靠近底部設(shè)有進(jìn)水口；所述污水循環(huán)裝置包括污水箱、水管和氣液分離器，所述污水箱底面設(shè)有多個(gè)氣液入口，所述污水箱兩側(cè)靠近底部設(shè)有兩個(gè)出水口，所述污水箱和所述光催化反應(yīng)器通過水管相連通，所述污水箱設(shè)于所述光催化反應(yīng)器上方，所述氣液分離器設(shè)于所述污水箱上方，所述光催化反應(yīng)器中設(shè)有光催化劑；所述氣體循環(huán)裝置包括通過氣體管道依次連接的單向閥、冷卻器、氣體儲(chǔ)罐、閥門、氣泵、調(diào)節(jié)閥和氣體流量計(jì)，所述出氣口與所述單向閥連接，所述調(diào)節(jié)閥與所述進(jìn)氣口連接；所述冷卻器對(duì)氣體進(jìn)行冷卻，所述氣體循環(huán)裝置通過所述氣泵驅(qū)動(dòng)冷卻氣體進(jìn)入所述光催化反應(yīng)器中，流動(dòng)的冷卻氣體帶動(dòng)污水循環(huán)。

進(jìn)一步，還包括控制器，所述太陽能光伏板的背板設(shè)有多個(gè)溫度傳感器，所述控制器與所述溫度傳感器和所述調(diào)節(jié)閥電連接，所述控制器能根據(jù)溫度傳感器所測(cè)的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)所述調(diào)節(jié)閥的開度來控制氣體的流量，進(jìn)而對(duì)太陽能光伏板的背板溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步，所述氣體為空氣或臭氧。

進(jìn)一步，所述上蓋板為石英玻璃板或硼硅玻璃板。

進(jìn)一步，所述污水箱和氣體管道外包裹一層保溫層。

進(jìn)一步，所述太陽能光伏板與蓄電池連接，所述蓄電池與所述氣泵多個(gè)紫外燈珠連接。

本發(fā)明具有以下有益效果：

將聚光光伏發(fā)電和光催化水凈化集成于一個(gè)裝置中，在進(jìn)行光催化水凈化的同時(shí)對(duì)太陽能光伏板進(jìn)行降溫，能提高太陽能的利用率，聚光光伏發(fā)電能為整個(gè)系統(tǒng)提供電能，無需額外能耗；利用冷卻的氧氣或臭氧將污水帶到污水箱中，然后污水箱中的污水通過自身重力流回光催化反應(yīng)器中，實(shí)現(xiàn)污水循環(huán)；冷卻的氣體通入到光催化反應(yīng)器中與污水進(jìn)行直接接觸換熱，具有傳熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，能盡快降低污水的溫度進(jìn)而對(duì)太陽能光伏板進(jìn)行降溫，從而使太陽能光伏板在較低的溫度下工作，工作效率高，使用壽命長(zhǎng)；同時(shí)空氣中的氧氣或臭氧除了本身能提高光催化反應(yīng)效率，氣體的流動(dòng)對(duì)污水具有一定的擾動(dòng)作用，能防止光催化劑的沉降，使得光催化劑在污水中混合更加均勻，有利于提高光催化反應(yīng)效率。因此，本發(fā)明同時(shí)具有光催化反應(yīng)效率高，太陽能光伏板工作溫度低、工作效率高，只需要一個(gè)氣泵提供動(dòng)力額外能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種集聚光光伏發(fā)電與光催化水凈化于一體的太陽能利用系統(tǒng)的示意圖；

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作詳細(xì)描述。

結(jié)合圖1所示，本實(shí)施例的一種集聚光光伏發(fā)電與光催化水凈化于一體的太陽能利用系統(tǒng)，將光伏發(fā)電和光催化水凈化裝置集成于一個(gè)系統(tǒng)中，包括太陽能光伏板1、光催化反應(yīng)器2、污水循環(huán)裝置3、氣體循環(huán)裝置4；光催化反應(yīng)器2由下蓋板21、上蓋板22、左側(cè)板、右側(cè)板、頂板24和底板23圍成，下蓋板21由導(dǎo)熱性能高的材料制成并通過導(dǎo)熱膠粘貼于太陽能光伏板1的背板上，其中太陽能光伏板1設(shè)置于光催化反應(yīng)器2的下方，光催化反應(yīng)器2的上蓋板22面對(duì)太陽，太陽能光伏板1的斜下方設(shè)置聚光器11；上蓋板22是由紫外光透過率高的材料制成，比如硼硅玻璃或石英玻璃等；底板23上分布多個(gè)進(jìn)氣口，頂板24上分布多個(gè)氣液出口，左側(cè)板和右側(cè)板的靠近底部設(shè)有進(jìn)水口；污水循環(huán)裝置3包括污水箱31、水管34和氣液分離器32，污水箱31底面設(shè)有多個(gè)氣液入口，污水箱31兩側(cè)靠近底部設(shè)有兩個(gè)出水口，污水箱31和光催化反應(yīng)器2通過水管31相連通，污水箱31設(shè)于光催化反應(yīng)器2上方，氣液分離器32設(shè)于污水箱上方，污水中混合有光催化劑，比如二氧化鈦等；氣體循環(huán)裝置4包括通過氣體管道47依次連接的單向閥41、冷卻器42、氣體儲(chǔ)罐44、閥門43、氣泵45、調(diào)節(jié)閥48、氣體流量計(jì)46，出氣口與第一單向閥41連接，氣體流量計(jì)46通過氣體管道47與進(jìn)氣口連接，其中氣體為空氣或臭氧。

具體操作過程：首先將需要凈化的污水和光催化劑混合均勻后加入到污水箱31中，然后開啟氣泵48，將冷卻的氣體通入到光催化反應(yīng)器2中，氣體的流量可以通過調(diào)節(jié)閥48進(jìn)行調(diào)節(jié)，冷卻的氣體進(jìn)入到光催化反應(yīng)器2中，對(duì)污水產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)，冷卻的氣體與污水進(jìn)行直接接觸換熱從而使污水冷卻，進(jìn)而通過導(dǎo)熱性較好的下蓋板21對(duì)太陽能光伏板1進(jìn)行降溫；污水的強(qiáng)烈擾動(dòng)能防止光催化劑的沉降并促進(jìn)了光催化劑在污水中的均勻分布，此時(shí)太陽光中的紫外光透過上蓋板22照射在光催化劑上進(jìn)行光催化反應(yīng)，同時(shí)空氣中的氧或臭氧也能參與光催化反應(yīng)，對(duì)光催化反應(yīng)具有協(xié)同作用；流動(dòng)的氣體帶動(dòng)污水通過管道進(jìn)入污水箱31中，污水箱31中的氣液混合物通過氣液分離器實(shí)現(xiàn)氣體和污水的分離，污水箱31中的污水通過重力作用又流回光催化反應(yīng)器中，從而實(shí)現(xiàn)污水的循環(huán)；分離后的氣體通過氣體管道進(jìn)入到氣體循環(huán)裝置4中，冷卻器42對(duì)氣體進(jìn)行冷卻，冷卻后的氣體流入氣體儲(chǔ)罐44中，實(shí)現(xiàn)氣體的循環(huán)。太陽能光伏板1的背面分布有多個(gè)溫度傳感器，用于監(jiān)測(cè)太陽能光伏板1背板的溫度，當(dāng)太陽能光伏板1背板的溫度較高時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)閥門增大冷卻氣體的流量對(duì)太陽能光伏板1進(jìn)行降溫，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體流量的自動(dòng)控制，可設(shè)置與溫度傳感器和調(diào)節(jié)閥門電連接的控制器，控制器根據(jù)溫度的變化自動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥48的開度來自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻氣體的流量，從而將太陽能光伏板1的溫度控制在較低的溫度范圍。太陽能光伏板1與蓄電池連接，將光伏板1發(fā)的電儲(chǔ)存到蓄電池中，并通過蓄電池為氣泵提供電能，無需額外消耗電能。

以上示意性地對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)施結(jié)構(gòu)并不局限于此。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。