114 / 2021-06-11 10:06:41

基于新型离子导通隔板的反电渗析发电装置

反电渗析是一种从盐水和淡水的盐度差中获得能量的技术。在传统的反电渗析过程中，由于使用不导通隔板而阻止离子传输的隔板阴影效应对实际功率输出带来的不利影响仅次于浓差极化现象。在本工作中，创新性地提出了一种新型离子导通隔板，以消除隔板阴影效应，进而提高反电渗析膜堆功率密度。通过结合直流和交流测量，在不同的流体动力学条件和隔板配置下定量分析隔板阴影和浓差极化效应及其对膜堆电阻和功率输出的影响，以优化膜堆工艺性能。与传统的不导通隔板相比，离子导通隔板的使用使隔板阴影效应降低95%以上，同时带来了更严重的浓差极化现象，由于膜堆电阻显著降低，从而导致更高的功率密度。由于导通隔板的阴影效应造成的可用功率损失只有大约 9%，而浓差极化损失了30% 的功率。为了进一步抑制导通隔板的浓差极化现象，增加流速和减小隔板孔径均可行的，同时可以进一步降低阴影效应。然而，隔板流道形状的改变对阴影效应和浓差极化现象几乎没有影响。在本工作中，流速在 40 L/h 时，使用4.5 mm孔径的导通隔板获得了 0.81 W/m² 的最大功率输出，与不导通隔板相比功率提高了50%。