從海水制造金屬電極而產(chǎn)生電能的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種從海水制造金屬電極而產(chǎn)生電能的方法，包括以下步驟：先利用一海水處理設(shè)備將海水加熱至100℃～120℃，俾獲一濃縮海水；嗣將所述濃縮海水導(dǎo)入一沉淀設(shè)備并加入一沉淀劑，藉此得到一含有氫氧化鎂的第一結(jié)晶物；復(fù)加熱所述第一結(jié)晶物至600℃～1100℃，藉此得到一含有氧化鎂的第二結(jié)晶物；再將所述第二結(jié)晶物輸送至一分離設(shè)備并加入一還原劑，且加熱至1200℃～2400℃而生成一金屬鎂；終以所述金屬鎂作為一第一電極，藉由一電解質(zhì)供所述第一電極與一第二電極進(jìn)行一電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生電能。
【專利說明】
從海水制造金屬電極而產(chǎn)生電能的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明為涉及一種產(chǎn)生電能的方法，尤指一種自海水制造金屬電極而產(chǎn)生電能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]按，近年來，隨著人口的增加及工業(yè)化與都市化的演進(jìn)，人類對于能源的需求有增無減，使得能源短缺的問題已迫在眉睫，而目前許多先進(jìn)國家所使用的核能發(fā)電，將附隨產(chǎn)生大量的熱污染及發(fā)電后的核廢料處理問題，鑒于此，能源的日漸耗竭及環(huán)保意識的崛起，使各種綠色能源的研發(fā)與使用逐漸為世界各國所重視，而竭盡心力地尋找一種得以取代石化燃料的新能量來源。
[0003]現(xiàn)有的火力發(fā)電是以煤炭、石油或天然氣等石化燃料燃燒產(chǎn)生的熱能使水轉(zhuǎn)為一水蒸氣，藉由所述水蒸氣吹動一氣輪機，進(jìn)而帶動發(fā)電機而產(chǎn)生電能，即將一熱能轉(zhuǎn)為機械能以帶動發(fā)電機的發(fā)電方法。另，目前核能發(fā)電是以鈾-235作為核燃料，使其在反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行裂變并釋放出大量熱能，嗣經(jīng)高壓的循環(huán)冷卻水將熱能帶出，進(jìn)而在蒸氣發(fā)生器內(nèi)生成水蒸氣，藉由高溫高壓的水蒸氣推動氣輪機，復(fù)帶動發(fā)電機而產(chǎn)生電能。
[0004]惟，緣火力發(fā)電技術(shù)是以化石原料作為燃料，是以將產(chǎn)生廢熱、二氧化碳、二氧化硫或懸浮微粒等而造成空氣污染，且化石燃料要非取之不盡。此外，核能發(fā)電所使用的反應(yīng)爐內(nèi)具有大量的放射性物質(zhì)，發(fā)電后將隨其產(chǎn)生核廢料，且其熱污染較嚴(yán)重。是以，提供一種新的符合綠能環(huán)保的電能制造方法，屬當(dāng)今刻不容緩的任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于:解決現(xiàn)有火力或核能發(fā)電須以化石原料或放射線物質(zhì)作為燃料而致生空氣污染或核廢料處理的問題。
[0006]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種從海水制造金屬電極而產(chǎn)生電能的方法，所述方法包括以下步驟:
[0007]步驟1:提供一緊鄰一海洋的電能供應(yīng)設(shè)備，包括一具有一第一太陽光集熱器的海水處理設(shè)備、一具有一第二太陽光集熱器的沉淀設(shè)備、一具有一第三太陽光集熱器的分離設(shè)備以及一發(fā)電設(shè)備；其中，所述發(fā)電設(shè)備包括一第一電極承載體、一與所述第一電極承載體相對應(yīng)且含有一碳材料的第二電極以及一電解質(zhì)；
[0008]步驟2:自所述海洋取得一海水并將所述海水導(dǎo)入所述海水處理設(shè)備，加熱所述海水至一介于100°C至120°C之間的第一溫度，藉此得到一濃縮海水；
[0009]步驟3:將所述濃縮海水導(dǎo)入所述沉淀設(shè)備并加入一沉淀劑，藉此得到一含有氫氧化鎂(Mg(OH)2)的第一結(jié)晶物；
[0010]步驟4:加熱所述第一結(jié)晶物至一介于600°C至1100°C之間的第二溫度，藉此移除所述濃縮海水中的水份且令所述第一結(jié)晶物轉(zhuǎn)換為一含有氧化鎂(MgO)的第二結(jié)晶物；
[0011]步驟5:將所述第二結(jié)晶物輸送至所述分離設(shè)備并加入一還原劑，加熱至一介于1200°C至2400 °C之間的第三溫度，令所述第二結(jié)晶物轉(zhuǎn)換為一金屬鎂；
[0012]步驟6:將所述金屬鎂輸送至所述發(fā)電設(shè)備，其中，所述金屬鎂輸送至所述第一電極承載體而形成一第一電極，供所述第一電極及所述第二電極分別與所述電解質(zhì)得進(jìn)行一電化學(xué)反應(yīng)，令所述第一電極與所述第二電極產(chǎn)生一電位差而生一電能。
[0013]于一實施例中，于步驟2、4、5的加熱過程，是在一正常大氣壓下進(jìn)行加熱。
[0014]于一實施例中，當(dāng)執(zhí)行步驟3時，加入反應(yīng)的所述沉淀劑可為選自于由氫氧化鈣、碳酸鈣以及氧化鈣所組成的群組；于步驟5所加入的所述還原劑選自于由硅、鐵、鉻、碳及碳化鈣所組成的群組。于一實施例中，于步驟6中作為所述第二電極的所述碳材料選自于由納米碳管、石墨、碳纖維及碳黑所組成的群組。
[0015]于一實施例中，所述發(fā)電設(shè)備與一蓄電模塊相連接，藉由所述蓄電模塊得以接收并儲存于步驟6所產(chǎn)生的所述電能，提高所述電能于后續(xù)使用上的經(jīng)濟(jì)效益。
[0016]據(jù)此，本方法的優(yōu)點包括:
[0017]1.是屬一綠能環(huán)保的發(fā)電方法，無需使用化石燃料或核燃料，故無空氣污染或核廢料處理的問題；
[0018]2.其所取用的資源為一海水，相較于其他資源，如:化石燃料或放射線物質(zhì)，海水的蘊藏量大且供應(yīng)穩(wěn)定，亦能連續(xù)地補充予所述海水發(fā)電系統(tǒng)，俾使作為所述第一電極的所述金屬鎂得以持續(xù)地產(chǎn)出，具有發(fā)電資源豐富的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0019]圖1，為本發(fā)明的一實施例的設(shè)備示意圖。
【具體實施方式】
[0020]涉及本發(fā)明的詳細(xì)說明及技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)就配合圖式說明如下:
[0021]請參閱圖1所示，為本發(fā)明的一實施例的流程示意圖，本發(fā)明為涉及一種從海水制造金屬電極而產(chǎn)生電能的方法，所述方法包括下列步驟:
[0022]步驟1:提供一緊鄰一海洋的電能供應(yīng)設(shè)備，其可設(shè)置于與所述海洋相鄰的海岸，或是受海洋環(huán)繞的小島上，所述電能供應(yīng)設(shè)備包括一具有一取水裝置11以及一提濃裝置12的海水處理設(shè)備10、一沉淀設(shè)備20、一分離設(shè)備30以及一發(fā)電設(shè)備40。
[0023]步驟2:先利用所述海水處理設(shè)備10的所述取水裝置11自所述海洋取得一海水I，在此實施例中，所述取水裝置11包含一與所述海洋接觸的輸入端、一與所述輸入端相對的輸出端以及一抽水栗，藉由所述抽水栗的運作，將所述海水I從所述海洋抽出而由所述輸入端流入所述取水裝置11，再由所述輸出端流出所述取水裝置11而流入所述提濃裝置12，所述提濃裝置12在此包含一第一太陽光集熱器121，藉由所述第一太陽光集熱器121將所述海水I于一正常大氣壓下加熱至一介于100°C至120°C之間的第一溫度，俾使所述海水I的部分水分蒸散而形成一濃縮海水2。
[0024]步驟3:嗣將所述濃縮海水2導(dǎo)入所述沉淀設(shè)備20，其中，所述沉淀設(shè)備20與所述海水處理設(shè)備10連接，并包含一具有一第一供料槽的腔室21以及一第二太陽光集熱器22，所述腔室21與所述提濃裝置12連通，俾便接收由所述提濃裝置12流出的所述濃縮海水2，接著自所述第一供料槽加入一沉淀劑，在此所述沉淀劑可為選自于由氫氧化鈣、碳酸鈣以及氧化鈣所組成的群組，進(jìn)而得到一含有氫氧化鎂(Mg(OH)2)的第一結(jié)晶物。
[0025]步驟4:復(fù)開啟所述第二太陽光集熱器22，將所述第一結(jié)晶物于一正常大氣壓下加熱至一介于600°C至1100°C之間的第二溫度，進(jìn)而產(chǎn)生一金屬氧化物3的沉淀，所述金屬氧化物3是為一含有氧化鎂的第二結(jié)晶物。
[0026]步驟5:再將所述第二結(jié)晶物輸送至所述分離設(shè)備30，其中，所述分離設(shè)備30包含一第二供料槽及一第三太陽光集熱器31，接著自所述第二供料槽加入一還原劑，所述還原劑可為硅、鐵、鉻、碳或碳化鈣，嗣將所述第二結(jié)晶物于一正常大氣壓下加熱至一介于1200°C?2400°C之間的第三溫度，俾使所述第二結(jié)晶物與所述還原劑作用而產(chǎn)生一氧化還原反應(yīng)，致所述第二結(jié)晶物還原成一金屬4，在此步驟中，是選用一碳作為所述還原劑，而使所述氧化鎂與所述碳作用而還原成為鎂的所述金屬4。
[0027]步驟6:將所述金屬鎂輸送至所述發(fā)電設(shè)備40，其中，所述發(fā)電設(shè)備40包括一第一電極41、一第二電極42以及一電解質(zhì)43，所述第一電極41是由一第一電極承載體與所述金屬鎂直接形成，藉由所述電解質(zhì)43供所述第一電極41與所述第二電極42進(jìn)行一電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生一電位差而生電能。在此步驟中，所述第二電極42的材質(zhì)可選用納米碳管、石墨、碳纖維、碳黑或任何以碳型式所形成的陰極，而所述電解質(zhì)43則可直接取用自所述海水I，亦可使用含有陰離子和陽離子的混合溶液。
[0028]其中，在本方法發(fā)明的步驟6中，當(dāng)進(jìn)行發(fā)電時，所述電解質(zhì)43將與所述第一電極41及所述第二電極42分別進(jìn)行一電化學(xué)反應(yīng)，所述電解質(zhì)43與所述第一電極41所進(jìn)行的所述電化學(xué)反應(yīng)為:
[0029]Mg+2H20 — Mg (OH) 2+H2
[0030]而與所述第二電極(42)所進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)為:
[0031 ] 02+2H20+4e — 40H
[0032]如是，由所述第一電極41的金屬材料與所述電解質(zhì)43反應(yīng)，復(fù)藉由所述電解質(zhì)43同時與所述第二電極42處的氣體還原完成發(fā)電回路，據(jù)此，令所述第一電極41與所述第二電極42持續(xù)產(chǎn)生一電位差而生電能。
[0033]進(jìn)一步，于本方法的步驟2、4、5中的所述第一太陽光集熱器121、所述第二太陽光集熱器22以及所述第三太陽光集熱器31，各所述太陽光集熱器包括多個平面反光鏡、一加熱器以及一用以將所述平面反光鏡所反射的太陽光會聚于所述加熱器的聚光透鏡。此外，本方法所使用的所述電能供應(yīng)設(shè)備進(jìn)一步包括一與所述發(fā)電設(shè)備40相連接的蓄電模塊，藉由所述蓄電模塊得以接收并儲存由步驟6所產(chǎn)生的所述電能，提高所述電能于后續(xù)使用上的經(jīng)濟(jì)效益。
[0034]綜上所述，緣本發(fā)明提供一種新的制造能源的方法，即屬一從海水制造金屬電極而產(chǎn)生電能的方法，得經(jīng)由本方法的各步驟而自所述海水提煉出所述金屬，以作為所述發(fā)電設(shè)備的所述第一電極，嗣通過所述第一電極及所述第二電極進(jìn)行所述電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能，由于所述海水得以源源不絕的進(jìn)行補充，可持續(xù)供應(yīng)所述第一電極于所述金屬的消耗，據(jù)以連續(xù)提供發(fā)電量，而無須使用化石原料或核燃料作為發(fā)電燃料，因此不生空氣污染或核廢料處理的問題，俾符合綠能環(huán)保的訴求，遂本發(fā)明極具進(jìn)步性及符合申請發(fā)明專利的要件，爰依法提出申請，祈鈞局早日賜準(zhǔn)專利，實感德便。
[0035]以上已將本發(fā)明做一詳細(xì)說明，惟以上所述者，僅為本發(fā)明的一較佳實施例而已，當(dāng)不能限定本發(fā)明實施的范圍。舉凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與修飾等，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明的專利涵蓋范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種從海水制造金屬電極而產(chǎn)生電能的方法，其特征在于，包含以下步驟: 步驟1:提供一緊鄰一海洋的電能供應(yīng)設(shè)備，包括一具有一第一太陽光集熱器的海水處理設(shè)備、一具有一第二太陽光集熱器的沉淀設(shè)備、一具有一第三太陽光集熱器的分離設(shè)備以及一發(fā)電設(shè)備；其中，所述發(fā)電設(shè)備包括一第一電極承載體、一與所述第一電極承載體相對應(yīng)且含有一碳材料的第二電極以及一電解質(zhì)； 步驟2:自所述海洋取得一海水并將所述海水導(dǎo)入所述海水處理設(shè)備，加熱所述海水至一介于100°C至120°C之間的第一溫度，藉此得到一濃縮海水； 步驟3:將所述濃縮海水導(dǎo)入所述沉淀設(shè)備并加入一沉淀劑，藉此得到一含有氫氧化鎂(Mg(OH)2)的第一結(jié)晶物； 步驟4:加熱所述第一結(jié)晶物至一介于600°C至1100°C之間的第二溫度，藉此移除所述濃縮海水中的水份且令所述第一結(jié)晶物轉(zhuǎn)換為一含有氧化鎂(MgO)的第二結(jié)晶物； 步驟5:將所述第二結(jié)晶物輸送至所述分離設(shè)備并加入一還原劑，加熱至一介于1200°C至2400 °C之間的第三溫度，令所述第二結(jié)晶物轉(zhuǎn)換為一金屬鎂； 步驟6:將所述金屬鎂輸送至所述發(fā)電設(shè)備，其中，所述金屬鎂輸送至所述第一電極承載體而形成一第一電極，供所述第一電極及所述第二電極分別與所述電解質(zhì)得進(jìn)行一電化學(xué)反應(yīng)，令所述第一電極與所述第二電極產(chǎn)生一電位差而生一電能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從海水制造金屬電極而產(chǎn)生電能的方法，其特征在于，于步驟2、4、5中，是在一正常大氣壓下進(jìn)行加熱。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從海水制造金屬電極而產(chǎn)生電能的方法，其特征在于，所述碳材料選自于由納米碳管、石墨、碳纖維以及碳黑所組成的群組。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從海水制造金屬電極而產(chǎn)生電能的方法，其特征在于，所述沉淀劑選自于由氫氧化鈣、碳酸鈣以及氧化鈣所組成的群組。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從海水制造金屬電極而產(chǎn)生電能的方法，其特征在于，所述還原劑選自于由硅、鐵、鉻、碳以及碳化鈣所組成的群組。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從海水制造金屬電極而產(chǎn)生電能的方法，其特征在于，所述電能供應(yīng)設(shè)備進(jìn)一步包括一蓄電模塊，用以接收并儲存于步驟6所生的所述電能。
【文檔編號】C02F1/461GK105990561SQ201510060490
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月5日
【發(fā)明人】李光哲, 黃原新, 蔡群賢, 蔡群榮, 李庭鵑
【申請人】臺灣奈米碳管股份有限公司