CN111009587B - 一种大气环境修复与发电复用的光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大气环境修复与发电复用的光伏组件，包括光伏电池、吸热传导层和空气净化单元，所述光伏电池安装于所述吸热传导层上，所述吸热传导层用于吸收太阳光和光伏电池的热能并传导至吸热传导层的预定位置；所述空气净化单元安装于所述预定位置，所述预定位置处的空气被热量加热膨胀后上升，使得空气净化单元内部空气流动而进行过滤。本发明的光伏组件具有结构简单、光伏发电与空气净化集成、成本低、噪音低、空气净化效果好等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及光伏发电技术领域，特指一种大气环境修复与发电复用的光伏组件。
背景技术
目前比较热点的一个环境问题就是大气雾霾严重影响人们生活，大气雾霾是一种气溶胶，由一定直径的颗粒物悬浮与空气中形成。形成雾霾的颗粒物，来源多种多样，有煤炭发电燃烧不充分形成，有汽车交通汽油燃烧形成，有工程施工导致，有生物生长过程产生。在城市，因汽车行驶导致的大气雾霾现象特别严重，以致形成城市特有的光化学污染现象。由于车辆交通对城市生活的重要性，而完全禁止车辆是不可行的，这导致了种种交通禁行设计，对人们出行带来种种不便利。光伏组件的出现，带来了一种新的电能获取方式，有助于降低因电能需求导致煤炭燃烧的空气污染来源，但对于城市汽车交通燃烧汽油形成的空气污染无能为力，国家大力推广的电动能源汽车可以减少这类污染物的产生，甚至与光伏发电结合起来，在一定程度上可以避免此类污染物产生，但对于已有的城市大气雾霾类无法处理。
目前检索的相关专利文献有：
申请号：201811125061.5，一种碱性悬浊液吸收二氧化碳和大气污染物的方法。本发明涉及包括二氧化碳在内的大气污染处理技术领域，尤其为一种在光伏或者风能供电方式下，采用碱性悬浊液吸收二氧化碳和大气污染物的方法，包括以下步骤：S1，选取供电设备；S2，选取导入烟气用的风机；S3，选取内置吸收剂的材料：水+氧化钙，混合来制备内置吸收剂；S4，将内置吸收剂放入吸收设备内；S5，收集天然气、生物质等不含硫(或者低硫)的燃料燃烧的烟气，通过风机导入到放有内置吸收剂的装置内；S6，运行过程中，用专用的二氧化碳检测仪器检测进出口的二氧化碳的含量，用专用的气体检测仪来检测进出口的大气污染气的含量。S7，将二氧化碳检测仪器和气体检测仪连接电脑，将数据输入电脑。本发明费用低廉、无二次污染、操作安全且简单。
申请号：201610331582.0，一种太阳能光伏驱动的水合物法碳捕集系统。本发明公开了一种太阳能光伏驱动的水合物法碳捕集系统，包括太阳能光伏发电单元和水合物法碳捕集单元，所述水合物法碳捕集单元包括气体增压泵、电控阀、恒温槽、温度控制箱、四通换向阀、压力调节器、真空泵和至少一组双反应塔结构等。太阳能光伏发电单元能够为水合物法碳捕集单元的耗电设备提供全部电力；太阳能发电单元中蓄能装置的添加可以保证为水合物法碳捕集单元耗电设备供电的连续性；水合物法碳捕集单元采用双反应塔的循环模式能够确保水合物法碳捕集过程的连续性，提高二氧化碳捕集速率，提高产气速率。本发明在满足二氧化碳捕集需要的同时，实现了有效利用可再生能源并降低电厂碳捕集系统能耗的目标。上述两个专利申请所代表的发明仅使用光伏或风能为电源，光伏组件的作用小且可被替代。另外，部分专利申请结构复杂且成本高，有的仅仅只是将光伏发电与空气净化器进行简单组合来达到大气修复的作用，清除效率不高且易于带噪音污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、光伏发电与大气环境修复集成的光伏组件。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种大气环境修复与发电复用的光伏组件，包括光伏电池、吸热传导层和空气净化单元，所述光伏电池安装于所述吸热传导层上，所述吸热传导层用于吸收太阳光和光伏电池的热能并传导至吸热传导层的预定位置；所述空气净化单元安装于所述预定位置，所述预定位置处的空气被热量加热膨胀后上升，使得空气净化单元内部空气流动而进行过滤。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述吸热传导层包括太阳能吸收膜、各向同性导热层、各向异性导热层和反射膜；所述各向异性导热层位于所述太阳能吸收膜与所述反射膜之间，所述各向同性导热层位于所述太阳能吸收膜与所述反射膜之间的预定位置处；所述各向异性导热层用于将热量传导至所述各向同性导热层，所述各向同性导热层用于将各向异性导热层传导的热量传导至预定位置处。
所述太阳能吸收膜位于各光伏电池之间的间隙位置处。
所述反射膜于所述各向同性导热层的位置设有开口以形成预定位置。
所述反射膜为红外反射膜且覆盖所述光伏电池和太阳能吸收膜。
所述空气净化单元为涡流空气静电发生装置。
所述涡流空气静电发电装置包括柜体，所述柜体的底部设有空气导向入口，所述柜体的顶部设有空气导向散热口，所述空气导向散热口安装于所述吸热传导层的预定位置；所述柜体内部设有静电发生单元。
所述静电发生单元包括多块支撑板，各所述支撑板沿柜体的上下方向依次布置，且相邻支撑板分别位于柜体的左右两侧；相邻支撑板上分别设有正电涡流静电电极和负电涡流静电电极。
各所述正电涡流静电电极和负电涡流静电电极均呈片状且无规则布置于所述支撑板上。
所述光伏电池分别与所述正电涡流静电电极和负电涡流静电电极相连，用于提供各电极所需电能。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的大气环境修复与发电复用的光伏组件，通过吸热传导层吸收太阳能的热量和光伏电池产生的热量并传导至预定位置，使局部的预定位置的温度升高，在加热膨胀后上升带动空气净化单元内的空气流动，从而为空气净化单元提供空气流动的能量，便于进行空气过滤；上述光伏组件集发电与大气环境修复功能于一体，整体结构简单且易于实现。
(2)本发明的吸热传导层集光热转换、绝缘、定向导热以及热量释放等功能，各功能在Z轴上依次布置的膜材料来实现；其中太阳能吸收膜将太阳光能转换为热能，并通过各向异性导热层沿与电池片平行方向(X-Y平面)传导到各向同性导热层；通过上述吸热传导层的设计，将电池片产生的热和太阳能吸收膜转换的热收集后进行定向传导，释放设计，能够引发空气定向流动，为后续空气的流动提供所需动能。
(3)本发明在将涡流空气静电发生装置安装于空气导向散热口处，结合整个柜体的安装方向，空气导向散热口位置处的空气受热膨胀后上升，引起空气从空气导向入口进入柜体，沿静电发生单元流动，到达空气导向散热口又被加热形成定向空气流动循环；空气中的PM2.5颗粒因空气流动和不规则排布的涡流静电电极引起的微小涡流，不停改变运动方向并导致大部分撞击到各静电电极表面；其中带有电荷的PM2.5颗粒撞击到相反电荷的电极后可立即被吸附达到去除效果，未带电荷的PM2.5颗粒将被所撞击电极附上电荷形成带电颗粒，在下一个电极处被吸附从而处理掉，空气净化好。上述整个空气净化单元在空气加热和空气涡流产生的过程中无机械动作，无噪音，同时在对空气进行过滤的过程中也无机械动作，同样无噪音。
(4)本发明的大气环境修复与发电复用的光伏组件，将太阳能发电和空气修复功能复合，修复过程无额外能源需求，设置于阳光照射区域可自动开展修复工作。当然，也可以通过将光伏电池转换的多余电能收集而上网或储存，实现大气修复和光伏发电两用。
附图说明
图1为本发明在实施例的剖视图。
图2为本发明的实施例的俯视图。
图3为本发明的吸热传导层在实施例的剖视图。
图4为本发明的空气净化单元在实施例的结构图。
图例说明：1、光伏电池；101、前封装层；102、封装胶膜；103、电池片；2、吸热传导层；201、太阳能吸收膜；202、各向异性导热层；203、各向同性导热层；204、反射膜；3、空气净化单元；301、空气导向入口；302、导向散热口；303、静电发生单元；3031、支撑板；3032、正电涡流静电电极；3033、负电涡流静电电极；304、柜体。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1和图2所示，本实施例的大气环境修复与发电复用的光伏组件，包括光伏电池1、吸热传导层2和空气净化单元3，光伏电池1安装于吸热传导层2上，即吸热传导层2位于光伏电池1的背面，吸热传导层2用于吸收太阳光的光能并转化为热能，以及吸收光伏电池1的热能并传导至吸热传导层2的预定位置(如图3中的A位置处)；空气净化单元3则安装于此预定位置A处，此预定位置A处的空气被热量加热膨胀后上升，带动空气净化单元3内部的空气向上流动，从而在空气流动的过程中进行过滤，实现对大气污染颗粒的过滤。
本发明的大气环境修复与发电复用的光伏组件，通过吸热传导层2吸收太阳能的热量和光伏电池1产生的热量并传导至预定位置A，使预定位置A局部的温度升高，在加热膨胀后上升带动空气净化单元3内的空气流动，从而为空气净化单元3提供空气流动的能量，便于进行空气过滤；上述光伏组件集发电与大气环境修复功能于一体，整体结构简单且易于实现。
本实施例中，光伏电池1包括前封装层101和电池片103，电池片103的两侧设有封装胶膜102以形成整体，前封装层101位于电池片103的正面。
如图3所示，本实施例中，吸热传导层2包括太阳能吸收膜201、各向同性导热层203、各向异性导热层202和红外反射膜204；各向异性导热层202位于太阳能吸收膜201与反射膜204之间，各向同性导热层203位于太阳能吸收膜201与反射膜204之间的预定位置A处；各向异性导热层202用于将热量传导至各向同性导热层203，各向同性导热层203用于将各向异性导热层202传导的热量传导至预定位置A处，其中太阳能吸收膜201具有较高的太阳光吸收率和低的发射率。具体地，以光伏电池1平铺方向为XY平面，垂直光伏电池1的方向为Z轴，对上述吸热传导层2进行说明，太阳能吸收膜201布置于各光伏电池1的间隙位置，如图2所示，太阳能吸收膜201和电池片103互为补充，提高光能的利用率；阳光照射至太阳能吸收膜201和光伏电池1后，太阳能吸收膜201将太阳光能转换为热能并通过各向异性导热层202沿与光伏电池1平行方向传导到各向同性导热层203部位；在各向同性导热层203部位以外的由各向异性导热层202传导至红外反射膜204位置的热量被红外反射膜204反射到各向异性导热层202内部继续传导，从而保证热能均能有效传递至预定位置A。当然，各向异性导热层202也能够吸收光伏电池1散发的热量，再传导至预定位置A。在光伏电池1的电池片103在进行排布时，预留一定面积作为各向同性导热层203的热导出口(即形成预定位置A)。其中红外反射膜204覆盖面能够覆盖电池片103和太阳能吸收膜201的面积之和减去各向同性导热层203部位的面积。
吸热传导层2集光热转换、绝缘、定向导热以及热量释放等功能，各功能在Z轴上依次布置的膜材料来实现；其中太阳能吸收膜201将太阳光能转换为热能，并通过各向异性导热层202沿与电池片103平行方向(X-Y平面)传导到各向同性导热层203；其中各向异性导热层202和各向同性导热层203均为柔性高分子复合材料，复合材料内导热填充材料为金属或非金属，填充材料具有各项异性导热性能。通过上述吸热传导层2的设计，将电池片103产生的热和太阳能吸收膜201转换的热收集后进行定向传导，释放设计，能够引发空气定向流动，为后续空气的流动提供所需动能。
如图4所示，本实施例中，空气净化单元3为涡流空气静电发生装置。涡流空气静电发电装置包括柜体301，柜体301的底部设有空气导向入口301，柜体301的顶部设有空气导向散热口302，空气导向散热口302安装于吸热传导层2的预定位置A；柜体301内部设有静电发生单元303。具体地，静电发生单元303包括多块支撑板3031，各支撑板3031沿柜体301的上下方向依次布置，且相邻支撑板3031分别位于柜体301的左右两侧；相邻支撑板3031上分别设有正电涡流静电电极3032和负电涡流静电电极3033；另外，各正电涡流静电电极3032和负电涡流静电电极3033均呈片状且无规则布置于支撑板3031上，其中光伏电池1分别与正电涡流静电电极3032和负电涡流静电电极3033相连，用于提供各电极所需电能(静电)。
涡流空气静电发生装置采用双极静电湍流团聚技术，通过不同极性放电引起细颗粒物带上正、负极性不同电荷，进而在湍流运输过程中产生速度或方向差异而碰撞聚集的方法，这是一种典型的“荷电+湍流”共同作用下使颗粒物团聚长大的技术，对PM2.5的净化效果非常明显。具体地，将柜体301的空气导向散热口302安装于预定位置A处，结合整个柜体301的安装方向，空气导向散热口302位置处的空气在各向同性导热层203的热导出口受热膨胀后上升，引起空气从空气导向入口301进入柜体301，沿静电发生单元303流动，到达空气导向散热口302又被加热形成定向空气流动循环。空气中的PM2.5颗粒因空气流动和不规则排布的涡流静电电极引起的微小涡流，不停改变运动方向并导致大部分撞击到各静电电极表面；其中带有电荷的PM2.5颗粒撞击到相反电荷的电极后可立即被吸附达到去除效果，未带电荷的PM2.5颗粒将被所撞击电极附上电荷形成带电颗粒，在下一个电极处被吸附从而处理掉，空气净化效果好。上述整个空气净化单元3在空气加热和空气涡流产生的过程中无机械动作，无噪音，同时在对空气进行过滤的过程中也无机械动作，同样无噪音。
本发明的大气环境修复与发电复用的光伏组件，将太阳能发电和空气修复功能复合，修复过程无额外能源需求，设置于阳光照射区域可自动开展修复工作。当然，也可以通过将光伏电池1转换的多余电能收集而上网或储存，实现大气修复和光伏发电两用。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (9)
1.一种大气环境修复与发电复用的光伏组件，其特征在于，包括光伏电池(1)、吸热传导层(2)和空气净化单元(3)，所述光伏电池(1)安装于所述吸热传导层(2)上，所述吸热传导层(2)用于吸收太阳光和光伏电池(1)的热能并传导至吸热传导层(2)的预定位置；所述空气净化单元(3)安装于所述预定位置，所述预定位置处的空气被热量加热膨胀后上升，使得空气净化单元(3)内部空气流动而进行过滤；
所述吸热传导层(2)包括太阳能吸收膜(201)、各向同性导热层(203)、各向异性导热层(202)和反射膜(204)；所述各向异性导热层(202)位于所述太阳能吸收膜(201)与所述反射膜(204)之间，所述各向同性导热层(203)位于所述太阳能吸收膜(201)与所述反射膜(204)之间的预定位置处；所述各向异性导热层(202)用于将热量传导至所述各向同性导热层(203)，所述各向同性导热层(203)用于将各向异性导热层(202)传导的热量传导至预定位置处。
2.根据权利要求1所述的大气环境修复与发电复用的光伏组件，其特征在于，所述太阳能吸收膜(201)位于各光伏电池(1)之间的间隙位置处。
3.根据权利要求1或2所述的大气环境修复与发电复用的光伏组件，其特征在于，所述反射膜(204)于所述各向同性导热层(203)的位置设有开口以形成预定位置。
4.根据权利要求3所述的大气环境修复与发电复用的光伏组件，其特征在于，所述反射膜(204)为红外反射膜(204)且覆盖所述光伏电池(1)和太阳能吸收膜(201)。
5.根据权利要求1或2所述的大气环境修复与发电复用的光伏组件，其特征在于，所述空气净化单元(3)为涡流空气静电发生装置。
6.根据权利要求5所述的大气环境修复与发电复用的光伏组件，其特征在于，所述涡流空气静电发电装置包括柜体(304)，所述柜体(304)的底部设有空气导向入口(301)，所述柜体(304)的顶部设有空气导向散热口(302)，所述空气导向散热口(302)安装于所述吸热传导层(2)的预定位置；所述柜体(304)内部设有静电发生单元(303)。
7.根据权利要求6所述的大气环境修复与发电复用的光伏组件，其特征在于，所述静电发生单元(303)包括多块支撑板(3031)，各所述支撑板(3031)沿柜体(304)的上下方向依次布置，且相邻支撑板(3031)分别位于柜体(304)的左右两侧；相邻支撑板(3031)上分别设有正电涡流静电电极(3032)和负电涡流静电电极(3033)。
8.根据权利要求7所述的大气环境修复与发电复用的光伏组件，其特征在于，各所述正电涡流静电电极(3032)和负电涡流静电电极(3033)均呈片状且无规则布置于所述支撑板(3031)上。
9.根据权利要求7所述的大气环境修复与发电复用的光伏组件，其特征在于，所述光伏电池(1)分别与所述正电涡流静电电极(3032)和负电涡流静电电极(3033)相连，用于提供各电极所需电能。
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