技术摘要：
本发明所述的一种太阳能光电光热电发电装置，是把原太阳能热水器或空气能热水器稍加改造，该发电装置里的热水由于有了太阳能照射下的菲涅尔透镜聚光下，一是应用空气、石墨烯气溶胶海绵或石墨泡沫碳海绵和黑色的特性，能使热水再次吸热集热升温加快变成水蒸气能，进而  全部
背景技术：
现有技术中太阳能发电一般有两种方式，一种是光-电直接转换方式，另一种是 光-热-电转换方式。 光-电直接转换方式 简单的说，太阳光电的发电原理，太阳光针对硅晶的照射，将光能直接转变成电能 输出的一种发电方式，透明玻璃的光电转换又是一种，由底铁玻璃、太阳能光电模块、EVC胶 等技术组成将光直接转变成电能，还有人称挂在墙上的油田的潘锦功教授，他发明了单体 发电玻璃，由碲化镉等技术组成将光直接转变成电能输出的发电方。 光-热-电转换方式 通过利用太阳辐射产生的热能发电，应用太阳能集热器将所吸收的热能转换成工 质蒸气，再驱动汽轮机发电。 王贤保，博士生导师，现任湖北大学材料科学与工程学院院长，教育部“功能材料 绿色制备与应用”重点实验室主任。万物生长靠太阳，科学家们一直在研究如何高效利用太 阳能。 巧用石墨让冷水直接变水蒸汽“不需要把水烧至沸腾，也能产生水蒸气，原料只是 普通的石墨粉。”湖北大学材料科学与工程学院院长王贤保表示，科学家们一直在想办法利 用太阳能，石墨烯等碳基材料正是近年来的研究热点。 普通的太阳能光热转换采用的是太阳能集热管的方式，像太阳能热水器的利用效 能只有20％。”王贤保发现，石墨烯气溶胶在阳光下，可以将水汽化成水蒸汽，而且本体水的 温度远低于其沸点。“现有的太阳能海水淡化技术，要蒸发海水收集蒸汽，太阳能利用效率 低；反渗透膜分离淡化法耗能低，但海水预处理要求高，工程造价和运行成本高。我们的石 墨烯气溶胶要简单高效得多。”反复试验后，王贤保团队将石墨烯气溶胶制备成一张神奇的 “薄膜”，不仅可以随波漂浮在水面上，在模拟太阳光条件下，水蒸发速率可以提高13倍，“薄 膜”附近水体温度最高也只有45℃。“这种漂浮的石墨烯光热转换效率高达94％，而传统商 业光伏电池的能量转换效率仅为10-20％。”这项技术受到了多方关注，日本国立材料研究 所光电子纳米工程学研究员评论称，王贤保教授团队用一个简单的方法构筑出高效的太阳 能吸收材料，并且可以实现规模化生产。 太阳能热水器360百科搜索，空气能热水器360百科搜索。
技术实现要素：
本发明提供一种太阳能光电光热电发电装置，是把原太阳能热水器或空气能热水 器稍加改造，该发电装置里的热水由于有了太阳能照射下的菲涅尔透镜聚光下，一是应用 4 CN 111595031 A 说　明　书 2/6 页 空气、石墨烯气溶胶海绵或石墨泡沫碳海绵和黑色的特性，能使热水再次吸热集热升温加 快变成水蒸气能，进而推动蒸汽轮发电机发电，还能保持供应水蒸气和热水，二是太阳能照 射下的菲涅尔透镜聚光下，使该发电装置里加装的太阳能电池板的发电效率提高，并且和 间接供电给该发电装置里的水泵、空气压缩机，使蒸汽轮发电机持续发电，并且能够使该发 电装置的发电效率达到一个质飞跃。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，保持太阳能热水器原样，只是在太 阳能热水器上的一个一个真空集热管之间空隙处放置用耐高温胶水黏贴一个一个长条形 的太阳能电池板，在太阳能热水器上设置安装罩住太阳能热水器的方形聚光菲涅尔透镜、 或椭圆形聚光菲涅尔透镜、或圆形椭圆形聚光菲涅尔透镜，并用耐高温胶水黏贴在太阳能 热水器的边缘上，在太阳能热水器上的一个一个真空集热管里设置装入水、空气、石墨烯气 溶胶海绵或石墨泡沫碳海绵，在太阳能热水器的保温热水箱上设置安装上一个蒸汽轮发电 机，并用支架I的一端固定，在太阳能热水器上设置安装太阳能热水袋、太阳能热水袋盖子、 空气压力安全阀，在太阳能热水袋外面用设置安装椭圆形聚光菲涅尔透镜，并用耐高温的 胶水黏贴在太阳能热水袋上下两端，太阳能热水器的补水箱用太阳能热水袋替换，在太阳 能热水袋里装入水、空气、石墨烯气溶胶海绵或石墨泡沫碳海绵，而且都用支架I的一端固 定，在太阳能热水袋上面设置水蒸气散热器，在太阳能热水袋出水口II设置安装单向阀II， 支架I、支架II的另一端固定在地面，蒸汽轮发电机的水蒸汽出孔I处设置安装单向阀I，太 阳能热水器保温热水箱的水蒸气出孔I或太阳能热水器保温热水箱的上循环管、蒸汽轮发 电机的水蒸汽进孔I、蒸汽轮发电机、蒸汽轮发电机的水蒸汽出孔I、单向阀I、塑料软管、水 蒸气散热器的水蒸汽进孔II、水蒸气散热器、水蒸气散热器出水口I、太阳能热水袋进水口 II、太阳能热水袋、太阳能热水袋出水口II、单向阀II、太阳能热水器保温热水箱进水口I或 太阳能热水器保温热水箱的下循环管顺序接通，在单向阀I和水蒸气散热器的水蒸汽进孔 II之间的塑料软管上开一个水蒸气出孔III，并设置安装一个水蒸气开关，水蒸气出孔III 接通水蒸气开关，上面所用链接管子都是耐高温的塑料软管。该发电装置也适用于对平板 太阳能热水器及其他热水器以及对其他太阳能电池板的稍加改造。 在水蒸气散热器上用背靠背方式用耐高温的胶水黏贴蒸发器，并用支架II的一端 固定，在太阳能热水器上设置安装自动空气压缩机，并用支架III的一端固定，支架II和支 架III的另一端固定在地面，还有在蒸发器上设置安装进空气过滤器，空气过滤器、空气进 孔I、蒸发器、空气出孔I、塑料软管、空气进孔II、自动空气压缩机、空气出孔II、太阳能热水 器保温热水箱进水口I或太阳能热水器保温热水箱的下循环管顺序接通顺序接通，上面所 用链接管子都是耐高温的塑料软管，其中，这里所用的蒸发器和空气压缩机的作用是水蒸 气散热器因与蒸发器背靠背黏贴，所以水蒸气散热器的温度有一部分散热到蒸发器，蒸发 器得到这一部分散热过来的热空气，用自动空气压缩机供给太阳能热水器的进水口I热空 气，再在太阳光照射下的菲涅尔透镜聚光下的热水、热空气、石墨烯气溶胶海绵或石墨泡沫 碳海绵和黑色真空集热管吸热集热升温变成水蒸气能，进而推动蒸汽轮发电机发电，自动 空气压缩机的作用是，自动提供给太阳能光电光热电发电装置热空气，在蒸汽轮发电机停 止发电时自动启动自动空气压缩机供气，直到蒸汽轮发电机正常发电时，自动空气压缩机 自动断电停止供气。 原空气能热水器基本不变，只是把原空气能热水器的热交换器冷水入口的水泵换 5 CN 111595031 A 说　明　书 3/6 页 成自动水泵，此自动水泵不直接接自来水冷水龙头，而是直接接该发电装置里设置安装的 太阳能热水袋，在太阳能热水器里装入水和石墨烯气溶胶海绵或石墨泡沫碳海绵，在太阳 能热水袋外面设置安装椭圆形聚光菲涅尔透镜，并用耐高温的胶水黏贴在太阳能热水袋上 下两端，太阳能热水袋固定支架I的一端，支架I的另一端固定在地面，自动水泵的作用是空 气能热水器的热交换器里的水接近用完时，自动水泵自动启动水泵使太阳能热水袋里的水 供给热交换器，在热交换器的水位正常时自动水泵自动断电停止供水，再在原空气能热水 器的蒸发器上用背靠背方式用耐高温的胶水黏贴加装水蒸气散热器，然后再在原空气能热 水器的热水出口端处设置加装黑色盒子，在黑色盒子里装入水、空气和石墨烯气溶胶海绵 或石墨泡沫碳海绵，在黑色盒子上面设置加装圆形的菲涅尔透镜或椭圆形的菲涅尔透镜或 方形的菲涅尔透镜并用耐高温的胶水黏贴盖住黑色盒子边缘处密封，在黑色盒子左侧开一 个热水进口，在黑色盒子左侧热水进口处设置单向阀II，在黑色盒子的右侧上下端开两个 孔，上端为黑色盒子的水蒸气出孔，在黑色盒子右侧上端设置蒸汽轮发电机，蒸汽轮发电机 用支架I一端固定，黑色盒子用支架II一端固定，原空气能热水器用支架III一端固定，然后 支架I、支架II、支架III的另一端固定在地面，在蒸汽轮发电机水蒸气出孔II设置安装单向 阀I，在水蒸气散热器进蒸汽孔II处设置安装气压安全阀，其链接是，水蒸气散热器的出水 口I、自动水泵的进水口II、自动水泵、原空气能热水器的热交换器的冷水入口顺序链接，太 阳能热水袋、太阳能热水袋出水口II、自动水泵的进水口II、自动水泵、原空气能热水器的 热交换器的冷水入口顺序链接，原空气能热水器的热交换器热水出口、单向阀II、黑色盒子 热水进口、黑色盒子、黑色盒子的水蒸气出孔、蒸汽轮发电机的水蒸气进孔I、蒸汽轮发电 机、蒸汽轮发电机的水蒸气出孔II、单向阀I、气压安全阀、水蒸气散热器的进蒸汽孔II顺序 接通，在单向阀I和气压安全阀之间的塑料软管上开一个水蒸气孔III，并设置安装一个水 蒸气开关，水蒸气出孔III接通水蒸气开关，其中以上所用的接通管子都是耐高温的塑料软 管。 在黑色盒子右侧下端开一个空气进孔并设置安装自动空气压缩机，自动空气压缩 机用支架II一端固定，支架II的另一端固定在地面，自动空气压缩机的空气出孔II接通黑 色盒子的空气进孔，黑色盒子的作用是，保温空气能和水蒸气能足以推动蒸汽轮发电机持 续的发电，所以自动空气压缩机的作用，一是在黑色盒子气压不足时自动启动自动空气压 缩机供气，直到黑色盒子气压充足能够推动蒸汽轮发电机发电时，自动空气压缩机自动断 电停止供气，二是蒸汽轮发电机停止发电时自动启动自动空气压缩机供气经过黑色盒子进 而推动蒸汽轮发电机发电，一直到蒸汽轮机正常发电时，自动空气压缩机自动停止供气。 或者在黑色盒子上面设置安装太阳能发电透明玻璃，太阳能发电透明玻璃用耐高 温的胶水黏贴密封盖在黑色盒子上面，并用耐高温的胶水黏贴密封在黑色盒子的边缘处， 然后再在太阳能发电透明玻璃上设置加装圆形的菲涅尔透镜或椭圆形的菲涅尔透镜或方 形的菲涅尔透镜，并用耐高温的胶水黏贴在太阳能发电透明玻璃的边缘处密封，在太阳光 照射下，在菲涅尔透镜聚光下的太阳能发电透明玻璃的发电效率进一步提高，这样不仅能 间接供给空气能热水器太阳能光热发电装置的自动水泵和自动空气压缩机等供电，又能整 体增加改进了的空气能热水器太阳能光电光热电发电效率。 本发明的有益效果是，所述的一种太阳能光电光热电发电装置，是把原太阳能热 水器或空气能热水器稍加改造，该发电装置里的热水由于有了太阳能照射下的菲涅尔透镜 6 CN 111595031 A 说　明　书 4/6 页 聚光下，一是应用空气、石墨烯气溶胶海绵或石墨泡沫碳海绵和黑色的特性，能使热水再次 吸热集热升温加快变成水蒸气能，进而推动蒸汽轮发电机发电，还能保持供应水蒸气和热 水，二是太阳能照射下的菲涅尔透镜聚光下，使该发电装置里加装的太阳能电池板的发电 效率提高，并且和间接供电给该发电装置里的水泵、空气压缩机，使蒸汽轮发电机持续发 电，并且能够使该发电装置的发电效率达到一个质飞跃。 附图说明 下面结合附图和实施例对对本发明进一步说明。 图1是本发明实施例太阳能热水器改进的光电光热电发电装置结构原理图 图2是本发明实施例空气能热水器改进的光电光热电发电装置结构原理图 图中，1.太阳能电池板，2.真空集热管，3.聚光菲涅尔透镜，4.保温水箱，5.插孔， 6.进水口I或下循环管，7.水蒸气出孔I或上循环管，8.水蒸气进孔I，9.蒸汽轮发电机，10. 水蒸气出孔II，11.单向阀I，12.水蒸汽进孔II，13.水蒸气散热器，14.出水口I，15.进水口 II，16.盖子，17.空气压力安全阀，18太阳能热水袋，19.椭圆形聚光菲涅尔透镜，20.出水口 II，21.单向阀II，22.自动空气压缩机，23.空气出孔II，24.空气进孔II，25.塑料软管，26. 空气出孔I，27.空气滤清器，28.保温热水箱桶拖，29.撑档，30.前后脚，31.地面，32.防风 脚，33.水，34.空气，35.石墨烯气溶胶海绵或石墨碳泡沫海绵，36.太阳光，37.支架II，38. 支架I，39.支架I，40.支架III，41.蒸发器，42.空气进孔I，43.尾托架，44.冷水入口，45.热 水出口，46.热水进口，47.黑色盒子，48.水蒸气出孔，49.自动水泵，50.热交换器，51.空气 能热水器，52.水蒸气出孔III，53.水蒸气开关。 在图1所示实施例中，在图1中，所述的太阳能光电光热电发电装置，保持太阳能热 水器原样，只是在太阳能热水器上的一个一个真空集热管(2)之间空隙处放置用耐高温胶 水黏贴一个一个长条形的太阳能电池板(1)，在太阳能热水器上设置安装罩住太阳能热水 器的方形聚光菲涅尔透镜(3)、或椭圆形聚光菲涅尔透镜(3)、或圆形椭圆形聚光菲涅尔透 镜(3)，并用耐高温胶水黏贴在太阳能热水器的边缘上，在太阳能热水器上的一个一个真空 集热管(2)里装入水(33)、空气(34)和石墨烯气溶胶海绵或石墨泡沫碳海绵(35)，在太阳能 热水器的保温热水箱(4)上设置安装上一个蒸汽轮发电机(9)，并用支架I(38)的一端固定， 在太阳能热水器上设置安装太阳能热水袋(18)、太阳能热水袋盖子(16)、空气压力安全阀 (17)，在太阳能热水袋(18)外面用设置安装椭圆形聚光菲涅尔透镜(19)，并用耐高温的胶 水黏贴在太阳能热水袋(18)上，而且都用支架I(38)的一端固定，太阳能热水器的补水箱用 太阳能热水袋(18)替换，在太阳能热水袋里装入水(33)、空气(34)、石墨烯气溶胶海绵或石 墨泡沫碳海绵(35)，并且把太阳能热水器的出热水口堵塞，在太阳能热水袋(18)上面设置 水蒸气散热器(13)，在太阳能热水袋(18)出水口II(20)设置安装单向阀II(21)，支架I (38)、支架II(37)的另一端固定在地面(31)，蒸汽轮发电机(9)的水蒸汽出孔II(10)处设置 安装单向阀I(11)，太阳能热水器保温热水箱(4)的水蒸气出孔I(7)或太阳能热水器保温热 水箱(4)的上循环管与蒸汽轮发电机(9)的水蒸汽进孔I(8)、蒸汽轮发电机(9)、蒸汽轮发电 机(9)的水蒸汽出孔I(10)、单向阀I(11)、塑料软管(25)、水蒸气散热器的水蒸汽进孔II (12)、水蒸气散热器(13)、水蒸气散热器出水口I(14)、太阳能热水袋进水口II(15)、太阳能 热水袋(18)、太阳能热水袋出水口II(20)、单向阀II(21)、太阳能热水器保温热水箱进水口 7 CN 111595031 A 说　明　书 5/6 页 I(6)或太阳能热水器保温热水箱的下循环管顺序接通，单向阀I(11)和水蒸气散热器的水 蒸汽进孔II(12)之间的塑料软管(25)上开一个水蒸气出孔III(52)，并设置安装水蒸气开 关(53)，水蒸气出孔III(52)接通水蒸气开关(53)。 在图1所示实施例中，在图1中，所述的太阳能光电光热电发电装置，在水蒸气散热 器(13)上用背靠背方式用耐高温的胶水黏贴设置安装的蒸发器(41)，并用支架II(37)的一 端固定，在太阳能热水器上设置安装自动空气压缩机(22)，还有在蒸发器(41)上设置安装 进空气过滤器(27)，空气过滤器(27)、空气进孔I(42)、蒸发器(41)、空气出孔I(26)、塑料软 管(25)、空气进孔II(24)、自动空气压缩机(22)、空气出孔II(23)太阳能热水器保温热水箱 进水口I(6)或太阳能热水器保温热水箱(4)的下循环管顺序接通顺序接通，上面所用链接 管子都是耐高温的塑料软管(25)，其中，这里所用的蒸发器(41)和自动空气压缩机(22)的 作用是水蒸气散热器(13)因与蒸发器(41)背靠背黏贴，所以水蒸气散热器(13)的温度有一 部分散热到蒸发器(41)，蒸发器(41)得到这一部分(33)散热过来的热空气(34)，用自动空 气压缩机(22)供给太阳能热水器的进水口I(6)热空气(34)，热空气(34)再在太阳光(36)照 射下的菲涅尔透镜(3)聚光下的水(33)、石墨烯气溶胶海绵或石墨泡沫碳海绵(35)和黑色 真空集热管(2)吸热集热升温变成水(33)蒸气能，进而推动蒸汽轮发电机发电，自动空气压 缩机的作用是，自动提供给太阳能光电光热电发电装置空气，在蒸汽轮发电机停止发电时 自动启动自动空气压缩机供气，直到蒸汽轮发电机正常发电时，自动空气压缩机自动停止 供气。 在图2所示实施例中，在图2中，所述的太阳能光电光热电发电装置，原空气能热水 器基本不变，只是把原空气能热水器的热交换器(50)冷水入口(44)的水泵换成自动水泵 (49)，此自动水泵(49)不直接接自来水冷水龙头，而是直接接该发电装置里设置安装的太 阳能热水袋(18)，在太阳能热水袋(18)装入水和石墨烯气溶胶海绵或石墨泡沫碳海绵，在 太阳能热水袋(18)外面设置安装椭圆形聚光菲涅尔透镜(19)，并用耐高温的胶水黏贴在太 阳能热水袋上下两端，太阳能热水袋(18)固定支架I(39)的一端，支架I(39)的另一端固定 在地面(31)，自动水泵(49)的作用是空气能热水器的热交换器(50)里的水(33)接近用完 时，自动水泵(49)自动启动自动水泵供水(49)给热交换器(50)，在热交换器(50)的水位正 常时自动水泵(49)自动停止供水(33)，再在原空气能热水器的蒸发器(41)上用背靠背方式 用耐高温的胶水黏贴加装水蒸气散热器(13)，然后再在原空气能热水器的热水出口(45)端 处设置加装黑色盒子(47)，在黑色盒子(47)里装入水(33)、空气(34)和石墨烯气溶胶海绵 或石墨泡沫碳海绵(35)，在黑色盒子上面设置加装圆形的菲涅尔透镜(3)或椭圆形的菲涅 尔透镜(3)或方形的菲涅尔透镜(3)并用耐高温的胶水黏贴盖住黑色盒子边缘处密封，在黑 色盒子(47)左侧开一个热水进口(46)，在黑色盒子(47)左侧热水进口(46)处设置单向阀II (21)，在黑色盒子(47)的右侧上下端开两个孔，上端为黑色盒子(47)的水蒸气出孔(48)，在 黑色盒子(47)右侧上端设置蒸汽轮发电机(9)，蒸汽轮发电机(9)用支架I(38)一端固定，黑 色盒子(47)用支架II(40)一端固定，原空气能热水器用支架III(37)一端固定，然后支架I (38)、支架II(40)、支架III(37)的另一端固定在地面(31)，在蒸汽轮发电机(9)水蒸气出孔 II(10)处设置安装单向阀I(11)，在水蒸气散热器水蒸汽进孔II(12)处设置安装气压安全 阀(17)，其链接是，水蒸气散热器(13)的出水口I(14)、自动水泵(49)的进水口II(15)、自动 水泵(49)、原空气能热水器的热交换器(50)的冷水入口(44)顺序链接，太阳能热水袋(18)、 8 CN 111595031 A 说　明　书 6/6 页 太阳能热水袋(18)出水口II(20)、自动水泵(49)的进水口II(15)、自动水泵(49)、原空气能 热水器的热交换器(50)的冷水入口(44)顺序链接，原空气能热水器的热交换器(50)热水出 口(45)、单向阀II(21)、黑色盒子(47)热水进口(46)、黑色盒子(47)、黑色盒子(47)的水蒸 气出孔(48)、蒸汽轮发电机(9)的水蒸气进孔I(8)、蒸汽轮发电机(9)、蒸汽轮发电机(9)的 水蒸气出孔II(10)、单向阀I(11)、气压安全阀(17)、水蒸气散热器(13)的水蒸汽进孔II (12)顺序接通，在单向阀I(11)和气压安全阀(17)之间的塑料软管(25)上开一个出水蒸气 孔III(52)，并设置安装水蒸气开关(53)，出水蒸气孔III(52)接通水蒸气开关(53)，以上所 用的接通管子都是耐高温的塑料软管(25)。 在图2所示实施例中，在图2中，所述的太阳能光电光热电发电装置，在黑色盒子 (47)右侧下端开一个空气进孔并设置安装自动空气压缩机(22)，自动空气压缩机(22)用支 架II(40)一端固定，支架II(40)的另一端固定在地面(31)，自动空气压缩机(22)的空气出 孔II(23)接通黑色盒子(47)的空气进孔，黑色盒子(47)的作用是，保温的空气(34)能和水 (33)蒸气能足以推动蒸汽轮发电机(9)持续的发电，所以自动空气压缩机(9)的作用，一是 在黑色盒子(47)气压不足时自动启动自动空气压缩机(22)供气，直到黑色盒子(47)气压充 足能够推动蒸汽轮发电机(9)发电时，自动空气压缩机(22)自动停止供气，二是蒸汽轮发电 机(9)停止发电时自动启动自动空气压缩机(22)供气经过黑色盒子(47)进而推动蒸汽轮发 电机(9)发电，一直到蒸汽轮机(9)正常发电时，自动空气压缩机(22)自动停止供气。 在图2所示实施例中，在图2中，所述的太阳能光电光热电发电装置，或者在黑色盒 子(47)上面设置安装太阳能发电透明玻璃，太阳能发电透明玻璃用耐高温的胶水黏贴密封 盖在黑色盒子(47)边缘上面，然后再在太阳能发电透明玻璃上设置加装圆形的菲涅尔透镜 (3)或椭圆形的菲涅尔透镜(3)或平面形的菲涅尔透镜(3)，并用耐高温的胶水黏贴在太阳 能发电透明玻璃的边缘处密封，在太阳光(36)照射下，在菲涅尔透镜(3)聚光下的太阳能发 电透明玻璃的发电效率进一步提高，这样不仅能间接给空气能热水器太阳能光热发电装置 的自动水泵(49)和自动空气压缩机(22)等供电，又能整体提高改进了的空气能热水器的太 阳能光电光热电发电效率。 9 CN 111595031 A 说　明　书　附　图 1/1 页 图1 图2 10