本實用新型屬于能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及熱能收集型供熱及發(fā)電設備。
背景技術(shù)：
在亙古厚重的大自然面前，年輕的人類對客觀世界發(fā)展規(guī)律的理解畢竟相當膚淺，對自然的粗放開發(fā)，對化石能源的過度使用，不僅引發(fā)了能源可持續(xù)性危機，更爆發(fā)了嚴重的環(huán)境問題。自工業(yè)革命以來，在大量消費化石燃料的同時產(chǎn)生了大量的二氧化碳，導致大氣中溫室氣體濃度顯著增加，加劇了以全球氣候變暖為主要特征的環(huán)境的變化，并對全球自然生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了顯著的影響，溫度升高、海平面上升、極端氣候事件頻發(fā)給人類生存和發(fā)展帶來嚴峻挑戰(zhàn)。日益惡化的環(huán)境問題不但嚴重制約了人類社會的發(fā)展，甚至已直接威脅到我們的日常生活。為了節(jié)省能源各個國家都致力于可再生能源的開發(fā)和常規(guī)能源的高效循環(huán)利用。在能源缺乏的同時，自然界中卻有大量的能源未被有效使用，尤其那些無處不在而又難以直接使用的能源，亟需高效、方便的能量收集及轉(zhuǎn)換技術(shù)。以環(huán)境中無處不在的熱能為對象，能量的存儲，即對難以直接利用或富裕能量的積累，以備將來之所需，具有“積少成多”與“有備無患”的特點，是發(fā)展新型清潔能源和保證用能安全可靠的重要技術(shù)。作為環(huán)境中最常見的能源形式之一，熱能的充分、高效利用具有重要的價值。熱能儲存的三種方式：顯熱儲能（根據(jù)溫度的變化儲能）、潛熱儲能（根據(jù)相變儲能）、熱化學儲能（根據(jù)化學反應儲能）。由于有較高的能量密度，熱化學儲能方式比其他兩種方式具有更大的潛力。然而，熱化學儲能方式由于涉及到復雜的化學反應，其使用過程的安全性、可靠性及耐用性難以得到保證，嚴重制約了其發(fā)展與推廣使用，僅在一次性能源供給等特殊場合得到應用?，F(xiàn)在市場上還沒有針對熱化學儲能的專用設備。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型解決的技術(shù)問題是現(xiàn)在市場上還沒有針對熱化學儲能及轉(zhuǎn)化的專用設備。
為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供如下技術(shù)方案：熱能收集型供熱及發(fā)電設備，包括工作區(qū)和備用區(qū)；工作區(qū)包括水箱、填料內(nèi)箱、發(fā)電單元、蒸汽排出孔、加熱單元、工作指示燈、溫度計、溫度指示燈、蓄電池與和電源輸出插孔，水箱設有導管，導管連通發(fā)電單元自帶的冷端且延伸連通填料內(nèi)箱，填料內(nèi)箱連接發(fā)電單元自帶的熱端和加熱單元；填料內(nèi)箱上蓋處連通蒸汽排出孔，且還安裝工作指示燈、溫度計、溫度指示燈、蓄電池與用電設備相連，蓄電池分別連接工作指示燈、溫度指示燈和電源輸出插孔，溫度指示燈連接溫度計；備用區(qū)內(nèi)設有多個填料內(nèi)箱。
采用上述技術(shù)方案，工作時，將水箱中的冷水通過導管流出至發(fā)電單元的冷端進行冷卻后，通入填料內(nèi)箱。當水進入填料內(nèi)箱后，水與填料進行水合反應，并釋放出熱能。該熱能加熱發(fā)電單元的熱端，發(fā)電單元熱端吸收水與填料水合反應釋放的熱能，冷端則受到水的冷卻，從而發(fā)出電能，直接用于輸出或儲存于蓄電池之中。當填料內(nèi)箱內(nèi)的填料完成水合反應不再具有放熱的能力時，填料需要從用能箱中移除，移除填料內(nèi)箱上蓋，打開蒸汽排出孔，用太陽能、余熱等進行脫水。完成脫水后的填料裝入填料內(nèi)箱內(nèi)。本方案采用高效化學儲能的手段完成能量的自動收集和儲存，并以熱能或電能的方式進行供給。由于采用了環(huán)境中各種熱能為輸入能源，水為媒介的運行與控制模式，使得整個系統(tǒng)具有運行過程零污染、近零運行成本以及極高耐用性等特點。大量的材料、設備及系統(tǒng)的測試結(jié)果充分證明了該系統(tǒng)的可用性和高效性，可用于不同生產(chǎn)生活環(huán)境中的能量收集。
進一步，所述填料內(nèi)箱上蓋和底板均為可拆卸連接且底板下方還設有備用箱，這樣脫水反應后的填料可以放入備用箱中待用，填料內(nèi)箱上蓋和底板均為可拆卸連接，這樣便于填料的添加和存放。
進一步，所述蒸汽排出孔有兩個以上且均勻分布于填料內(nèi)箱上方，保證水合反應后的填料充分吸收環(huán)境中的熱能，加快脫水反應。
進一步，所述導管上設有開關(guān)閥，這樣便于控制水箱中流入填料內(nèi)箱中水的量，以控制能量釋放的進程。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明：
圖1為本實用新型熱能收集型供熱及發(fā)電設備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示：熱能收集型供熱及發(fā)電設備，包括工作區(qū)和備用區(qū)；工作區(qū)包括水箱1、填料內(nèi)箱2、發(fā)電單元3、蒸汽排出孔4、加熱單元5、工作指示燈6、溫度計、溫度指示燈9、蓄電池與和電源輸出插孔7，水箱1設有導管8，導管8連通發(fā)電單元2自帶的冷端且延伸連通填料內(nèi)箱2，填料內(nèi)箱2連接發(fā)電單元3自帶的熱端和加熱單元5；填料內(nèi)箱2上蓋處連通蒸汽排出孔4，且還安裝工作指示燈6、溫度計、溫度指示燈9、蓄電池與用電設備相連，蓄電池分別連接工作指示燈6、溫度指示燈9和電源輸出插孔7，溫度指示燈9連接溫度計；備用區(qū)內(nèi)設有多個填料內(nèi)箱2。填料內(nèi)箱2上蓋和底板均為可拆卸連接且底板下方還設有備用箱。蒸汽排出孔4有兩個以上且均勻分布于填料內(nèi)箱2上方。導管8上設有開關(guān)閥10。
工作時，將水箱1中的冷水通過導管8流出至發(fā)電單元3的冷端進行冷卻后，通入填料內(nèi)箱2。當水進入填料內(nèi)箱2后，水與填料進行水合反應，并釋放出熱能。該熱能加熱發(fā)電單元3的熱端，發(fā)電單元3熱端吸收水與填料水合反應釋放的熱能，冷端則受到水的冷卻，從而發(fā)出電能，直接用于輸出或儲存于蓄電池之中。當填料內(nèi)箱2內(nèi)的填料完成水合反應不再具有放熱的能力時，填料需要從用能箱中移除，移除填料內(nèi)箱2上蓋，打開蒸汽排出孔4，用太陽能、余熱等進行脫水。完成脫水后的填料裝入填料內(nèi)箱2內(nèi)。本方案采用高效化學儲能的手段完成能量的自動收集和儲存，并以熱能或電能的方式進行供給。由于采用了環(huán)境中各種熱能為輸入能源，水為媒介的運行與控制模式，使得整個系統(tǒng)具有運行過程零污染、近零運行成本以及極高耐用性等特點。大量的材料、設備及系統(tǒng)的測試結(jié)果充分證明了該系統(tǒng)的可用性和高效性，可用于不同生產(chǎn)生活環(huán)境中的能量收集。所述填料內(nèi)箱2上蓋和底板均為可拆卸連接且底板下方還設有備用箱，這樣脫水反應后的填料可以放入備用箱中待用，填料內(nèi)箱2上蓋和底板均為可拆卸連接，這樣便于填料的添加和存放。所述蒸汽排出孔4有兩個以上且均勻分布于填料內(nèi)箱2上方，保證水合反應后的填料充分吸收環(huán)境中的熱能，加快脫水反應。所述導管8上設有開關(guān)閥，這樣便于控制水箱1中流入填料內(nèi)箱2中水的流量。
其中填料內(nèi)箱2中填料的選取，由于水合/脫水反應是自然界普遍存在的可逆反應。一般而言，水合過程是放熱過程，而脫水過程是吸熱過程。這個吸放熱的循環(huán)正好與熱能的收集和釋放相對應。具有高耐火絕緣性能的氧化鎂其水合和脫水反應具有良好的儲熱及釋熱特性。
氧化鎂水合/脫水過程的基本反應：
MgO(s)+H2O(g)→ Mg(OH)2(s) ΔH = -81.0kJ/mol （1）
H2O(g)→H2O(l) ΔH = -41.0kJ/mol （2）
從式（1）可見，氧化鎂的水合過程將產(chǎn)生大量的熱能，而與之相反，其脫水過程則能吸收相應的熱量。且氧化鎂的性質(zhì)具有當反應溫度一定時，反應時間越長，水化率越高。當反應時間一定時，反應溫度越高，水化率越高。
以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型結(jié)構(gòu)的前提下，還可以做出若干變形和改進，也應該視為本實用新型的保護范圍，這些都不會影響本實用新型實施的效果和專利的實用性。