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用。光伏電池受溫度等環(huán)境因素影響很大，當溫度升高時，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的工作溫度可達到70℃以上，冬季的工作溫度可達到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，光伏電池的工作溫度會更高。目前解決此項難題的主要技術(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水中的有機物進行氧化分解，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，有必要對光伏發(fā)電和光催化水凈化的方法進行改進，以達到同時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，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方法，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，同時提高太陽能的利用效率。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(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方法，實現(xiàn)該方法的裝置包括太陽能光伏板、光催化反應器、污水循環(huán)裝置、氣體循環(huán)裝置和聚光器，所述光催化反應器由導熱性能高的下蓋板、紫外光透過率高的上蓋板、左側(cè)板、右側(cè)板、頂板和底板圍成，所述光催化反應器通過所述下蓋板粘貼到所述太陽能光伏的背板上；所述底板上分布多個進氣口，所述頂板上分布多個氣液出口，所述左側(cè)板和右側(cè)板的靠近底部設(shè)有進水口；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)有多個氣液入口，所述污水箱兩側(cè)靠近底部設(shè)有兩個出水口，所述污水箱和所述光催化反應器通過水管相連通，所述污水箱設(shè)于所述光催化反應器上方，所述氣液分離器設(shè)于所述污水箱上方；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、氣體儲罐、閥門、氣泵、調(diào)節(jié)閥和氣體流量計，所述出氣口與所述單向閥連接，所述調(diào)節(jié)閥與所述進氣口連接；

首先調(diào)節(jié)所述太陽能光伏板和所述聚光器的角度，使得所述聚光器將太陽光聚集到所述太陽能光伏板上，此時所述光催化反應器面對太陽；然后將需要凈化的污水和光催化劑混合均勻后加入到污水箱中，并通過污水箱將污水通入光催化反應器，隨后開啟氣泵和閥門，將冷卻的臭氧通入到光催化反應器中，一方面冷卻的臭氧與污水進行直接接觸換熱進而對太陽能光伏板降溫，通過所述調(diào)節(jié)閥控制臭氧的流量來控制太陽能光伏板的背板溫度維持在40攝氏度以下；另一方面一部分臭氧能參與光催化反應；然后流動的臭氧帶動污水通過管道進入污水箱中形成氣液混合物，所述氣液混合物通過氣液分離器實現(xiàn)臭氧和污水的分離，所述污水箱中的污水通過重力作用從所述出水口流回所述光催化反應器的所述進水口中，從而實現(xiàn)污水的循環(huán)；分離后的臭氧通過氣體管道進入到所述氣體循環(huán)裝置中的冷卻器進行冷卻，冷卻后的臭氧又流入氣體儲罐中，實現(xiàn)氣體的循環(huán)；最后將凈化后的凈化水通入分離裝置實現(xiàn)光催化劑與水的分離。

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裝置中，在進行光催化水凈化的同時對太陽能光伏板進行降溫，能提高太陽能的利用率，聚光光伏發(fā)電能為整個系統(tǒng)提供電能，無需額外能耗；利用冷卻的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器中，實現(xiàn)污水循環(huán)；冷卻的臭氧通入到光催化反應器中與污水進行直接接觸換熱，具有傳熱效率高的優(yōu)點，能盡快降低污水的溫度進而對太陽能光伏板進行降溫，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；同時臭氧除了本身能提高光催化反應效率，臭氧氣體的流動對污水具有一定的擾動作用，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效率。因此，本發(fā)明同時具有光催化反應效率高，太陽能光伏板工作溫度低、工作效率高，只需要一個氣泵提供動力額外能耗低等優(yōu)點。

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裝置的示意圖；

具體實施方式

為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實施例對本申請作詳細描述。

結(jié)合圖1所示，本實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方法，將聚光光伏發(fā)電和光催化水凈化裝置集成于一個系統(tǒng)中，包括太陽能光伏板1、光催化反應器2、污水循環(huán)裝置3、氣體循環(huán)裝置4；光催化反應器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由導熱性能高的材料制成并通過導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)置于光催化反應器2的下方，光催化反應器2的上蓋板22面對太陽，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上分布多個進氣口，頂板24上分布多個氣液出口，左側(cè)板和右側(cè)板的靠近底部設(shè)有進水口；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)有多個氣液入口，污水箱31兩側(cè)靠近底部設(shè)有兩個出水口，污水箱31和光催化反應器2通過水管31相連通，污水箱31設(shè)于光催化反應器2上方，氣液分離器32設(shè)于污水箱31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、氣體儲罐44、閥門43、氣泵45、調(diào)節(jié)閥48、氣體流量計46，出氣口與第一單向閥41連接，氣體流量計46通過氣體管道47與進氣口連接，其中氣體為臭氧。

具體操作過程：首先調(diào)節(jié)太陽能光伏板1和聚光器11的角度，使得聚光器11將太陽光聚集到太陽能光伏板1上，此時光催化反應器2面對太陽；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和閥門43，將冷卻的臭氧通入到光催化反應器2中，臭氧氣體的流量可以通過調(diào)節(jié)閥48進行調(diào)節(jié)，冷卻的臭氧進入到光催化反應器2中，對污水產(chǎn)生強烈的擾動，冷卻的臭氧與污水進行直接接觸換熱從而使污水冷卻，進而通過導熱性較好的下蓋板21對太陽能光伏板1進行降溫；污水的強烈擾動能防止光催化劑的沉降并促進了光催化劑在污水中的均勻分布，此時太陽光中的紫外光透過上蓋板22照射在光催化劑上進行光催化反應，同時臭氧也能參與光催化反應，對光催化反應具有協(xié)同作用；流動的氣體帶動污水通過管道進入污水箱31中，污水箱31中的氣液混合物通過氣液分離器32實現(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器中，從而實現(xiàn)污水的循環(huán)；分離后的臭氧通過氣體管道進入到氣體循環(huán)裝置4中，冷卻器42對氣體進行冷卻，冷卻后的氣體流入氣體儲罐44中，實現(xiàn)氣體的循環(huán)。最后將凈化后的水通入分離裝置實現(xiàn)光催化劑與水的分離。

太陽能光伏板1的背板分布有多個溫度傳感器，用于監(jiān)測太陽能光伏板1背板的溫度，當太陽能光伏板1背板的溫度較高時，可以通過調(diào)節(jié)閥門增大冷卻的臭氧氣體的流量對太陽能光伏板1進行降溫，為了實現(xiàn)對氣體流量的自動控制，可設(shè)置與溫度傳感器和調(diào)節(jié)閥門電連接的控制器（未示出），控制器根據(jù)溫度的變化自動控制調(diào)節(jié)閥48的開度來自動調(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，比如太陽能光伏板溫度不超過40℃。太陽能光伏板1與蓄電池連接，將光伏板1發(fā)的電儲存到蓄電池中，并通過蓄電池為氣泵提供電能，無需額外消耗電能。

以上示意性地對本發(fā)明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實施結(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)明的實質(zhì)范圍內(nèi)，做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發(fā)明的保護范圍。