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CN115013271A - 一种海洋温差能的多功能利用装置 - Google Patents

一种海洋温差能的多功能利用装置 Download PDF

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CN115013271A CN202210429945.XA CN202210429945A CN115013271A CN 115013271 A CN115013271 A CN 115013271A CN 202210429945 A CN202210429945 A CN 202210429945A CN 115013271 A CN115013271 A CN 115013271A
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Abstract

本发明公开了一种海洋温差能的多功能利用装置，包括海洋温差能发电模块、海水淡化模块、电解水制氢模块和储氢模块；海洋温差能发电模块的电能输出端分别与岛民用户、海水淡化模块中用电装置和电解水制氢模块中用电装置相连，将产生的电能供给岛民、海水淡化模块以及电解水制氢模块使用；海洋温差能发电模块冷凝器冷海水流道出口流出的冷海水，部分流入海水淡化模块用于冷却水蒸气，部分流入电解水制氢模块用于冷却氢气，部分流入储氢模块用于冷却储氢反应器。本发明提出的一种海洋温差能的多功能利用装置，能够在满足岛民生产生活用电需求的基础上，高效利用海洋温差能发出的电能进行海水淡化、电解水制氢，并实现氢气的安全储存。

Description

一种海洋温差能的多功能利用装置
技术领域
本发明涉及可再生能源的发电及综合利用，尤其涉及一种海洋温差能的多功能利用装置。
背景技术
随着化石燃料的逐步匮乏，人们对可再生能源（如：海洋能、风能、太阳能）的开发越来越迫切。其中，海洋温差能发电是利用海水中深层冷海水与表层温海水的温差转化成电能。与其他可再生能源相比，海洋温差能发电具有热源温度变化幅度小以及供能稳定的优点。在我国海洋中蕴藏着丰富的海洋温差能，因此它是非常有潜力的能源。
海洋温差能发电是一种持续稳定的发电方式。发电装置产生的电能首先供给岛屿上的居民使用，而岛民用电在高峰期与低谷期之间相差巨大。发电量与用电量无法完全匹配，因此需要将用电低谷期的剩余电量储存起来。由于海岛的地理位置，通过远距离海底电缆的传输多余的电能会大大增加电力运输成本。因此，因此如何合理地分配或储存电能，是我们需要考虑的问题。
氢能具有能量密度大、效率高、社会需求量大的优势，并且是全球公认的清洁能源。电解水制氢也是一种清洁环保的方式，因此将海洋温差能发电装置发出的电能以氢能的形式进行储存是比较理想的。岛屿附近的海水十分丰富，相反淡水资源匮乏。对比直接电解海水制氢与海水淡化后电解淡水制氢两种方法，直接电解海水制氢成本较高且稳定性差，而将海水先淡化后电解制氢的方法既能有效地降低成本，又能改善岛上淡水匮乏的状况。因此在本装置中加入了海水淡化模块和电解水制氢模块，将海水先淡化处理再电解制氢。
由于制氢系统位于海岛上，氢能需要运输到陆地上使用，这导致氢气的储存及运输十分过程重要。常用的气态储氢及液态储氢方法在运输过程中都存在一定的安全问题。金属氢化物储氢具有安全性好、储氢密度大的优点，是目前公认的高效储氢方式。然而在吸放氢的过程中会伴随强烈的热效应，因此要对储氢反应器进行结构上优化。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种海洋温差能的多功能利用装置，能够在满足岛民生产生活用电需求的基础上，高效利用海洋温差能发出的电能进行海水淡化、电解水制氢，并实现氢气的安全储存。
为达到上述技术目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种海洋温差能的多功能利用装置，其特征在于，包括：海洋温差能发电模块、海水淡化模块、电解水制氢模块和储氢模块；所述海洋温差能发电模块的电能输出端分别与岛民用户、所述海水淡化模块中用电装置和所述电解水制氢模块中用电装置相连，将产生的电能供给岛民、海水淡化模块以及电解水制氢模块使用；所述海洋温差能发电模块冷凝器冷海水流道出口流出的冷海水，部分流入所述海水淡化模块用于冷却水蒸气，部分流入所述电解水制氢模块用于冷却氢气，部分流入所述储氢模块用于冷却储氢反应器。
所述海洋温差能发电模块的电能输出端分别与岛民用户、所述海水淡化模块中用电装置（浓海水泵、真空机组）、所述电解水制氢模块中用电装置（电解槽）相连；所述海洋温差能发电模块包括蒸发器、过热器、透平、发电用冷凝器、储液罐、工质泵和发电机；所述蒸发器、过热器、透平、发电用冷凝器、储液罐和工质泵依次连接形成工质循环回路；所述蒸发器中有工质流道与温海水流道；工质在所述蒸发器中吸收温海水热量发生蒸发相变，生成的蒸汽进入所述过热器中，被加热至过热温度后进入所述透平做功；从透平中流出的乏汽进入所述发电用冷凝器中发生冷凝相变释放热量给冷海水；所述发电用冷凝器中有工质流道及冷海水流道，工质在所述发电用冷凝器中被冷海水冷却后进入所述储液罐中，随后经所述工质泵加压，再次进入所述蒸发器中完成一次循环；所述发电用冷凝器冷海水流道出口通过管道与所述海水淡化模块中淡化用冷凝器、所述电解水制氢模块中氢气冷却装置和所述储氢模块中换热流体流道相连，用于冷却水蒸气、氢气和储氢反应器；
所述海水淡化模块包括闪蒸罐、淡化用冷凝器、浓海水泵、淡水罐、缓冲罐、真空机组，产出的淡水部分用于所述电解水制氢模块，部分用于岛民的生产生活；表层温海水在自虹吸的作用下进入所述闪蒸罐中进行闪蒸，形成浓海水和水蒸气；所述浓海水泵将所述闪蒸罐中的高浓度海水抽出；所述水蒸气在压差的驱动作用下流入所述淡化用冷凝器；所述淡化用冷凝器中有淡水流道及冷海水流道；所述淡化用冷凝器冷海水流道入口通过管道与所述发电用冷凝器冷海水流道出口相连；所述淡水罐入口通过管道与所述淡化用冷凝器淡水流道出口相连；所述缓冲罐通过管道与所述淡化用冷凝器相连，用来分离所述淡化用冷凝器和所述闪蒸罐中的不凝性气体；所述真空机组用于抽取所述缓冲罐中的气体，使所述闪蒸罐与所述淡化用冷凝器保持一定的真空度。
所述电解水制氢模块包括电解槽、氢气分离器、氧气分离器、氢气纯化装置和氢气冷却装置。所述电解槽的补水口通过管道与所述淡水罐的出口相连，采用碱性电解液将淡水电解为氢气和氧气，其浓度分别为99.8%和99.2%；所述氢气分离装置通过管道与所述电解槽氢气出口相连，将氢气中掺杂的电解液分离并流回所述电解槽；所述氧气分离装置通过管道与所述电解槽氧气出口相连，将氧气中掺杂的电解液分离并流回所述电解槽；所述氢气纯化装置与所述电解槽氢气出口相连，采用催化脱氧法制得高纯度的氢气，催化剂为钯金属和多孔性物质；所述氢气冷却装置有氢气流道及冷却水流道；所述氢气冷却装置氢气流道入口通过管道与所述氢气纯化装置出口相连；所述氢气冷却装置冷却水流道入口通过管道与所述发电用冷凝器冷海水流道出口相连；
所述储氢模块包括储氢反应器和换热流体通道。所述储氢反应器内有储氢合金；所述储氢合金在氢气进入储氢反应器后，与氢气发生氢化反应，放出热量；所述换热流体通道位于圆筒状储氢反应器的轴心位置，其中通有用于散热的冷海水；所述换热流体流道入口通过管道与所述发电用冷凝器冷海水流道出口相连；所述储氢反应器氢气入口通过管道与所述氢气冷却装置氢气流道出口相连。
针对发电量与岛上居民用电量不能完全匹配的问题，本发明设计了一种海洋温差能的多功能利用装置，包括海洋温差能发电模块、海水淡化模块、电解水制氢模块、储氢模块。本发明在保证岛民生产生活用电的基础上，将过剩电能用于海水淡化和电解水制氢，避免了能量的浪费；所述海洋温差能发电模块生成的电能首先直接用于满足岛民的用电需求，过剩的电能一部分为所述海水淡化模块中浓海水泵、真空机组提供电能，另一部分为所述电解水制氢模块中电解槽提供电能；所述冷海水泵抽取冷海水进入所述发电用冷凝器冷海水流道中对工质进行冷却，随后冷排水一部分流入所述海水淡化模块用于冷却水蒸气，一部分流入所述电解水制氢模块用于冷却氢气，另一部分流入所述储氢模块用于冷却储氢反应器，实现了冷海水的梯级利用。
海洋温差能发电系统中由于冷热海水之间温差较小，系统效率较低。为了提高发电效率，本发明中所述透平采用向心式结构，包括蜗壳、导向叶栅及动叶轮；所述导向叶栅采用能够调节流量的可转动喷嘴叶片；所述动叶轮的叶片采用长叶片和短叶片交替排布的方式，所述长叶片沿动叶轮底部周向分布，相邻两片长叶片之间设置有短叶片；所述短叶片与相邻长叶片的间距比为a（其中a取值0.5~0.8，优选地，a=2/3）；所述短叶片与所述长叶片的子午型线相同，且采用二次贝塞尔曲线构造内外子午型线；所述短叶片和所述长叶片的进口处到轴心的距离相同，且所述短叶片长度为所述长叶片长度的 b倍（b取值0.6~0.9之间，优选地，b=0.7）；这种结构的叶轮一方面可以保证工质的做功能力和流动的稳定性，另一方面增大了透平出口的流通面积，减少摩擦损失，提高了透平效率。
海水在闪蒸罐中进行两相分离时，下落的液滴会将部分气体带入到浓海水中，导致气液分离效率下降。针对这个问题，本发明所述闪蒸罐采用动量驱动的涡流分离器，包括海水入口、喷嘴环、分离室、过滤芯、水蒸气出口、浓海水出口和分离器壳体；海水从所述海水入口进入所述喷嘴环中；海水流经所述喷嘴环内置的叶片后因压力降低而形成两相流，同时动能升高；从所述喷嘴环流出后进入所述分离室中，流体在惯性的作用下进行圆周运动，并在离心力的作用下分离出水蒸气和浓海水；所述水蒸气在所述分离室中上升，经所述过滤芯分离，水蒸气中掺杂的液滴被除去，随后从所述水蒸气出口流出；所述水蒸气出口设置在所述涡流分离器主体的上方；所述浓海水沿所述分离室壳体壁面下降，最后从所述浓海水出口流出；所述浓海水出口设置在所述涡流分离器主体的下方。这种设计实现了气液的高效分离，提高了海水的淡化效率。
针对淡化用冷凝器对淡水冷凝效率不高的问题。本发明在所述淡化用冷凝器中淡水流道冷凝侧设置仿生仙人掌圆锥状的表面微结构，该结构由凸起的圆锥状亲水结构与表面疏水结构组合而成。所述淡化用冷凝器中凝结的液滴在拉普拉斯力的作用下由凸起顶部自动向底部汇集，随后由底部的疏水结构自发排出，提高了表面液滴刷新效率，强化冷凝。所述淡化用冷凝器中仿生仙人掌圆锥状的表面微结构，其表面疏水结构的疏水改性方法包含但不限于喷涂、溅射，其圆锥状亲水结构的材料包含但不限于不锈钢、铜、铝。
针对常用金属氢化物储氢的热效应问题，本发明中所述储氢罐中设置有树状分形结构肋片；所述树状分形肋片的各级肋片内短外长，长度比L i+1/L i=m，肋片级数为n。（i+1为外，i为内，m取值1.0~1.5，优选地，m=1.3；n为大于等于2的自然数，优选地，n=3）；这种结构增大散热面积，可以强化闪蒸室的热量向换热流体管内的流体传递；所述换热管内通流有冷海水，实现了冷海水的综合利用。所述储氢合金包含但不限于LaNi5稀土类储氢合金、Mg-Ni体系储氢合金或Ti-Fe基合金体系。
有益效果
相较于现有技术，本发明的有益效果在于：
（1）实现了海洋温差能的多功能利用；
本发明设计了基于有机朗肯循环的海洋温差能发电模块，能够持续稳定的产出电能；在岛民用电高峰期，将电能全部供给岛民用户以保证生产生活；在岛民用电低谷期，将电能部分供给岛民用户，剩余电能供给海水淡化模块和电解水制氢模块中用于海水淡化和电解水制氢，实现了海洋温差能的多功能利用；
（2）实现了冷海水的梯级利用
本发明将海洋温差能发电模块中用于冷却工质的冷海水继续用作海水淡化模块、电解水制氢模块和储氢模块的冷却水，冷却氢气、淡水和储氢反应器，实现了冷海水的梯级利用；
（3）缓解了岛上淡水资源匮乏的问题
本发明将海水淡化模块生产的淡水部分用于电解水制氢模块生产氢气，部分用于岛民的生产生活，缓解了岛民用水紧张的问题。
（4）提高了发电和海水淡化的效率
本发明在透平中采用了长短叶片交替排列的形式，在保证工质做功能力的基础上，增大了出口流通面积，提高了透平的效率；本发明采用了动量驱动涡流分离器，实现了高效的气液分离，增大了海水淡化的效率；在淡化用冷凝器淡水流道冷凝侧设置仿生仙人掌圆锥状的表面微结构，提高了表面液滴刷新效率，强化冷凝。
（5）实现了氢气的高效储存和安全运输
采用金属氢化物储氢方式在常温下进行储存，在储氢反应器中设置有树状分形结构肋片，增大了散热面积；反应室的热量更快地向换热流体管内的流体传递，使储氢反应器内的温度保持在较低的水平，提高了储氢的效率。
附图说明
图1：本发明海洋温差能的多功能利用装置工艺流程图；
图2：本发明海洋温差能发电模块示意图；
图3：本发明海水淡化模块示意图；
图4：本发明电解水制氢模块示意图；
图5：本发明透平动叶轮叶片结构示意图；
图6：本发明动量驱动涡流分离器示意图；
图7：本发明淡化用冷凝器结构示意图；
图8：本发明冷凝器淡水流道侧板片及仿生仙人掌微表面示意图；
图9：本发明储氢模块和树状分形肋片结构示意图；
图10：本发明透平内流场的压力分布云图；
图11：本发明透平内流场的温度分布云图；
图12：本发明透平内流场的流线图；
图13：叶轮的等熵效率与长短叶片的间距l 1、l 2比a的关系图；
图14：叶轮的等熵效率与长短叶片长度比值b的关系图。
图中：1.温水泵 2.冷水泵 3.蒸发器4.透平 5.过热器6.发电机 7.发电用冷凝器8.储液罐9.工质泵 10.闪蒸罐 11.淡化用冷凝器 12.淡水罐 13.缓冲罐 14.真空机组15.浓海水泵 16.氧气分离器 17.氢气分离器 18.氢气纯化装置 19.氢气冷却装置 20.电解槽21.蜗壳22.导向叶栅23.动叶轮24.长叶片 25.短叶片 26.海水入口 27.水蒸气出口28.过滤芯 29.喷嘴环 30.分离器壳体 31.分离室 32.浓海水出口 33.导杆34.支撑杆35.板片36.端板37.介质入口38.介质出口39.仿生仙人掌微表面结构40.亲水结构41.疏水结构42.储氢罐壳体43.储氢合金44.树状分形肋片45.氢气入口46.氢气出口47.冷海水入口48.冷海水出口。
具体实施方法
下面结合具体附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明是一种海洋温差能的多功能利用装置，包括海洋温差能发电模块、海水淡化模块、制氢模块和储氢模块；海洋温差能发电模块利用表层海水及深层海水中蕴藏的海洋温差能用来发电，海水分别由温水泵1和冷水泵2抽取；在满足岛上居民生活的前提下，将过剩电能用于海水淡化模块、电解水制氢模块中，实现海洋温差能的综合利用；从发电用冷凝器6中流出的冷排水仍有较低的温度，因此将冷排水通入海水淡化模块、电解水制氢模块和储氢模块中继续用于冷却，实现冷海水的充分利用。
如图2所示，本发明中海洋温差能发电模块包括蒸发器3、过热器4、透平5、发电机6、发电用冷凝器7、储液罐8和工质泵9；蒸发器3、过热器4、透平5、发电用冷凝器7、储液罐8和工质泵9构成有机朗肯循环回路，工质在蒸发器3中吸收温海水热量发生蒸发相变，生成的蒸汽进行过热器4中，被加热至过热温度后进入透平5做功，从透平5流出的乏汽进入发电用冷凝器7中被冷海水冷却后进入储液罐8，随后经工质泵9加压，再次进入蒸发器3中完成一次循环。
如图3所示，本发明中海水淡化模块包括闪蒸罐10、淡化用冷凝器11、淡水罐12、缓冲罐13、真空泵14及浓海水泵15；温海水在自虹吸的作用下进入闪蒸罐10中进行闪蒸，并形成浓海水和水蒸气；浓海水泵15将闪蒸罐10中的高浓度海水抽出；水蒸汽在压差的驱动作用下进入淡化用冷凝器9被冷却，随后进入淡水罐12中储存；真空泵14为淡化用冷凝器11及闪蒸罐12提供一定真空度，在系统运行过程中间歇打开真空泵12抽取冷凝器9中的不凝性气体，并将其暂存到缓冲罐11中以保证海水淡化过程顺利进行。
如图4所示，本发明中电解水制氢模块包括氧气分离器16、氢气分离器17、氢气纯化装置18、氢气冷却装置19、电解槽20；电解槽20通过管道与淡水罐12出口相连，将淡水电解为氢气和氧气；氢气分离器17通过管道与电解槽20氢气出口相连，将氢气中掺杂的电解液分离并流回所述电解槽20；所述氧气分离器16通过管道与所述电解槽20氧气出口相连，将氧气中掺杂的电解液分离并流回所述电解槽20；氢气纯化装置18与电解槽20氢气出口相连，采用催化脱氧法制得高纯度的氢气；氢气冷却装置19氢气流道出口通过管道与所述氢气纯化装置18出口相连，对氢气进行冷却；随后氢气进入储氢模块中储存。
如图5所示，本发明中透平采用向心式结构，包括蜗壳21、导向叶栅22和动叶轮23；所述导向叶栅采用能够调节流量的可转动喷嘴叶片。透平4中动叶轮叶片采用长叶片24和短叶片25交替排布的方式，长叶片24沿动叶轮底部周向分布，相邻两片长叶片之间设置有短叶片；短叶片25与相邻两长叶片的间距l 1、l 2比为a（其中a为取值0.5~0.8之间；优选地，a=2/3）；短叶片25与长叶片24的子午型线相同，且采用二次贝塞尔曲线构造内外子午型线；短叶片25和长叶片24的进口处到轴心的距离相同，且短叶片的长度L2约为长叶片长度L1的b倍（b为取值0.6~0.9之间；优选地，b=0.7）；
短叶片25与相邻两长叶片的间距l 1、l 2比a的取值，直接影响着叶轮的等熵效率，见图13，a取值0.5~0.8的时候，等熵效率可以达到86%以上。而在a=2/3时，等熵效率提高到峰值，超过88%。
短叶片的长度L2和长叶片长度L1的比值b，也直接影响着叶轮的等熵效率，见图14，b为取值0.6~0.9的时候，等熵效率超过86%。而在b=0.7时，等熵效率提高到峰值，超过88%。
如图6所示，本发明中闪蒸罐采用动量驱动的涡流分离器，包括海水入口26、水蒸气出口27、过滤芯28、喷嘴环29、分离器壳体30、分离室31和浓海水出口32；海水从海水入口26进入所述喷嘴环29中；海水流经喷嘴环29内置的叶片后因压力降低而形成两相流，同时动能升高；从喷嘴环29流出后进入所述分离室31中，气相和液相在惯性的作用下进行圆周运动，并在离心力的作用下分离出来；水蒸气在分离室31中上升，经过滤芯28分离，水蒸气中掺杂的液滴被除去，随后水蒸气从所述水蒸气出口流出；水蒸气出口27设置在分离器主体的上方；液态浓海水沿所述分离室壳体30壁面下降，最后从浓海水出口32流出；浓海水出口32设置在分离器主体的下方。
如图7所示，本发明中淡化用冷凝器采用板式换热器结构，主要由导杆33、支撑杆34、端板35、板片36构成。如图8所示，水蒸气从板片36中水蒸气入口37流入，向下流动由淡水出口38流出，流动中经过仿生仙人掌微表面结构39；冷却水在板片36背面，由下向上流动，用来冷却水蒸气；仿生仙人掌微表面结构39，主要由凸起的圆锥状亲水结构40与疏水结构41组合而成; 凝结的液滴在拉普拉斯力的作用下由凸起顶部自动向底部汇集，随后由底部的疏水结构自发排出，提高了表面液滴刷新效率，强化冷凝。
如图9所示，本发明中储氢模块由储氢反应器42、储氢合金43、树状分形肋片44、氢气入口45、氢气出口46、冷海水入口47、冷海水出口48组成；氢气由氢气入口45进入储氢反应器39中，与其中的储氢合金40发生氢化反应，放出热量；用于冷却的冷海水由冷海水入口47进入，用来吸收氢化反应放出的热量，随后从冷海水出口48流出；本发明中树状分形肋片的各级肋片布置内短外长，长度比L i+1/L i=m，肋片级数为n（i+1为外，i为内，m为取值1.0~1.5之间的长度维度，优选地，m=1.3；n为大于等于2的自然数，优选地，n=3）。
实施例
利用本发明中透平提供了如下实施例：以氨为工质，蜗壳进口处的总压为1MPa，进口总温为300 K，透平出口背压为0.56 MPa，出口温度280 K，质量流量为0.6 kg/s，叶轮转速为55000 rpm。导向叶栅采用可调节喷嘴叶片，叶片数为24；动叶轮中长叶片与短叶片各有8个，短叶片与相邻长叶片的间距比为2：3，短叶片长度为长叶片长度的 0.7倍，叶轮外径为0.091 m，进口叶片高度为0.005 m。经过三维数值计算，得到透平内流场分布图及效率。如图10和图11所示，透平内工质压力、温度分布均匀，整体沿流动方向逐渐下降；如图12所示，工质流动时处于亚音速，且流动平稳，无回流和二次流现象。采用长短叶片的透平，等熵效率为88.45%，输出功率为40.2 kW；不采用长短叶片的透平，等熵效率为85.2%，轴功为38.7kW。图13表示在a取值为0.25~1.0的范围内，透平的等熵效率变化曲线图，图14表示在b取值为0.3~0.9的范围内，透平的等熵效率变化曲线图。

Claims (10)

1.一种海洋温差能的多功能利用装置，其特征在于，包括：海洋温差能发电模块、海水淡化模块、电解水制氢模块和储氢模块；所述海洋温差能发电模块的电能输出端分别与岛民用户、所述海水淡化模块中用电装置和所述电解水制氢模块中用电装置相连，将产生的电能供给岛民、海水淡化模块以及电解水制氢模块使用；所述海洋温差能发电模块冷凝器冷海水流道出口流出的冷海水，部分流入所述海水淡化模块用于冷却水蒸气，部分流入所述电解水制氢模块用于冷却氢气，部分流入所述储氢模块用于冷却储氢反应器。
2.根据权利要求1所述的一种海洋温差能的多功能利用装置，其特征在于：所述海洋温差能发电模块包括蒸发器、过热器、透平、发电用冷凝器、储液罐、工质泵和发电机；所述蒸发器、过热器、透平、发电用冷凝器、储液罐和工质泵依次连接形成工质循环回路；所述蒸发器中有工质流道与温海水流道；工质在所述蒸发器中吸收温海水热量发生蒸发相变，生成的蒸汽进入所述过热器中，被加热至过热温度后进入所述透平做功；从透平中流出的乏汽进入所述发电用冷凝器中发生冷凝相变释放热量给冷海水；所述发电用冷凝器中有工质流道及冷海水流道，工质在所述发电用冷凝器中被冷海水冷却后进入所述储液罐中，随后经所述工质泵加压，再次进入所述蒸发器中完成一次循环；所述发电用冷凝器冷海水流道出口通过管道与所述海水淡化模块中淡化用冷凝器、所述电解水制氢模块中氢气冷却装置和所述储氢模块中换热流体流道相连，用于冷却水蒸气、氢气和储氢反应器。
3.根据权利要求2所述的一种海洋温差能的多功能利用装置，其特征在于：所述透平采用向心式结构，包括蜗壳、导向叶栅和动叶轮；所述导向叶栅采用能够调节流量的可转动喷嘴叶片；所述动叶轮的叶片采用长叶片和短叶片交替排布的方式，所述长叶片沿动叶轮底部周向分布，相邻两片长叶片之间设置有短叶片；所述短叶片与相邻长叶片的间距比为a，其中a取值0.5~0.8之间；所述短叶片与所述长叶片的子午型线相同，且采用二次贝塞尔曲线构造内外子午型线；所述短叶片和所述长叶片的进口处到轴心的距离相同，且所述短叶片长度为所述长叶片长度的 b倍，b取值0.6~0.9之间。
4.根据权利要求1所述的一种海洋温差能的多功能利用装置，其特征在于：所述海水淡化模块包括闪蒸罐、淡化用冷凝器、浓海水泵、淡水罐、缓冲罐和真空机组；所述海水淡化模块产出的淡水部分用于所述电解水制氢模块，部分用于岛民的生产生活；表层温海水在自虹吸的作用下进入所述闪蒸罐中进行闪蒸，形成浓海水和水蒸气；所述浓海水泵将所述闪蒸罐中的高浓度海水抽出；所述水蒸气在压差的驱动作用下流入所述淡化用冷凝器；所述淡化用冷凝器中有淡水流道及冷海水流道；所述淡化用冷凝器冷海水流道入口通过管道与所述发电用冷凝器冷海水流道出口相连；所述淡水罐入口通过管道与所述淡化用冷凝器淡水流道出口相连；所述缓冲罐通过管道与所述淡化用冷凝器相连，用来分离所述淡化用冷凝器和所述闪蒸罐中的不凝性气体；所述真空机组用于抽取所述缓冲罐中的气体，使所述闪蒸罐与所述淡化用冷凝器保持设定的真空度。
5.根据权利要求4所述的一种海洋温差能的多功能利用装置，其特征在于：所述闪蒸罐采用动量驱动的涡流分离器，包括分离器壳体，分离器壳体具有海水入口、水蒸气出口和浓海水出口，在分离器壳体内设置有喷嘴环、分离室和过滤芯；海水从所述海水入口进入所述喷嘴环中；海水流经所述喷嘴环内置的叶片后因压力降低而形成两相流，同时动能升高；从所述喷嘴环流出后进入所述分离室中，流体在惯性的作用下进行圆周运动，并在离心力的作用下分离出水蒸气和浓海水；所述水蒸气在所述分离室中上升，经过滤芯分离，水蒸气中掺杂的液滴被除去，随后从所述水蒸气出口流出；所述水蒸气出口设置在所述涡流分离器主体的上方；所述浓海水沿所述分离室壳体壁面下降，最后从所述浓海水出口流出；所述浓海水出口设置在所述涡流分离器主体的下方。
6.根据权利要求4所述的海洋温差能的多功能利用装置，其特征在于：所述淡化用冷凝器中淡水流道冷凝侧设置仿生仙人掌圆锥状的表面微结构，该结构由凸起的圆锥状亲水结构与表面疏水结构组合而成；所述淡化用冷凝器中凝结的液滴在拉普拉斯力的作用下由凸起顶部自动向底部汇集，随后由底部的疏水结构自发排出。
7.根据权利要求1所述的一种海洋温差能的多功能利用装置，其特征在于：所述电解水制氢模块包括电解槽、氢气分离器、氧气分离器、氢气纯化装置和氢气冷却装置；所述电解槽通过管道与所述淡水罐出口相连，将淡水电解为氢气和氧气；所述氢气分离器通过管道与所述电解槽氢气出口相连，将氢气中掺杂的电解液分离并流回所述电解槽；所述氧气分离器通过管道与所述电解槽氧气出口相连，将氧气中掺杂的电解液分离并流回所述电解槽；所述氢气纯化装置与所述电解槽氢气出口相连，采用催化脱氧法制得高纯度的氢气；所述氢气冷却装置有氢气流道及冷却水流道；所述氢气冷却装置氢气流道出口通过管道与所述氢气纯化装置出口相连；所述氢气冷却装置冷却水流道与所述发电用冷凝器冷海水流道出口相连。
8.根据权利要求1所述的一种海洋温差能的多功能利用装置，其特征在于：所述储氢模块包括储氢反应器和换热流体通道；所述储氢反应器中有储氢合金；所述储氢合金在氢气进入储氢反应器后，与氢气发生氢化反应，放出热量；所述换热流体通道位于圆筒状储氢反应器的轴心位置，其中通有用于散热的冷海水；所述换热流体流道入口通过管道与所述发电用冷凝器冷海水流道出口相连；所述储氢反应器氢气入口通过管道与所述氢气冷却装置氢气流道出口相连。
9.根据权利要求8所述的一种海洋温差能的多功能利用装置，其特征在于：所述换热流体通道外侧有强化储氢罐内热量向换热流体传递的树状分形肋片；所述树状分形肋片的各级肋片内短外长，长度比L i+1/L i=m，肋片级数为n，L i+1为外肋片长度，L i为内肋片长度，m取值1.0~1.5。
10.根据权利要求8所述的一种海洋温差能的多功能利用装置，其特征在于：所述储氢合金包含但不限于LaNi5稀土类储氢合金、Mg-Ni体系储氢合金和Ti-Fe基合金体系。
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