一种可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置及其制作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可实现淡水

【技术实现步骤摘要】
一种可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置及其制作方法


[0001]本专利技术涉及海水淡化
，具体涉及一种可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置及其制作方法。

技术介绍

[0002]太阳能是一种新兴的可再生能源，它具有环保无害、能量巨大、无需开采运输等优点。利用太阳能进行海水淡化获取淡水，在解决传统海水淡化技术高能耗、高污染、高成本等问题上具有极大的应用价值，逐渐成为学者们研究的热点。
[0003]常用的太阳能海水淡化装置在设计和使用过程中往往会出现能量利用率低，成本远远大于收益等情况，得到最大的利用效率需要在能量转换的各个环节进行改善。
[0004]在太阳能蒸发过程中，热量会有损耗，减少热量损失可大大提高蒸汽生产效率。该过程中的损失主要包括向下方水体热传导的损失、向周围空间热辐射的损失以及与空气对流换热的损失。传统的海水淡化装置多采用体相加热蒸发技术，该方法由于吸收体与水体存在直接接触，导致吸收体吸收的大部分热量以热传导的方式快速散失到水体中，极大降低了蒸汽生产效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一是提供一种可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置，能够实现高效水蒸发，同时能量利用效率高。
[0006]本专利技术的目的之二是提供上述可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置的制作方法，制作成本低。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置，包括蒸发部分、冷凝部分和产电部分，所述蒸发部分置于盛水槽中，所述蒸发部分对应盛水槽的上方垂直设置有一支撑壳体，所述支撑壳体的截面为直角三角形，所述蒸发部分包括吸光层、输水层和热阻层，所述吸光层为负载光热转换材料的基体材料，所述吸光层设置在热阻层的上表面，所述输水层设置在热阻层的四个侧面，所述冷凝部分包括多个均匀涂覆超疏水膜的热管，所述热管的热端插入支撑壳体的直板面，热管的冷端插入蒸发用水体中，所述产电部分包括多个半导体制冷片和蓄电池，所述半导体制冷片安装在所述支撑壳体的直板面，多个半导体制冷片与蓄电池串联构成储电回路。
[0008]优选的，所述光热转换材料为碳基光吸收体材料或等离激元金属材料，所述基体材料为纱布或滤纸。
[0009]更优选的，所述碳基光吸收体材料为碳黑、石墨、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种，所述等离激元金属材料为Au、Ag、CuO中的一种或多种。
[0010]优选的，所述输水层为纱布、无纺布或滤纸。
[0011]优选的，所述热阻层为XPS保温板或EPS保温板。
[0012]本专利技术还提供上述可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置的制作方法，包括以下步骤：
[0013](1)制作蒸发部分：
[0014]首先配制具有良好稳定性的分散剂溶液，向其中加入光热转换材料并超声混合；再将基体材料放入溶液中浸泡，干燥得到吸光层；最后将吸光层粘贴于热阻层上表面，并在热阻层侧面粘贴输水层；
[0015](2)制作冷凝部分：
[0016]分别配制铸膜液1和铸膜液2；将热管放入铸膜液1中浸泡，待成膜后取出，干燥后再放入铸膜液2中浸泡，待成膜后取出并干燥；
[0017](3)制作产电部分：
[0018]首先将半导体制冷片连接固定，在连接处涂覆一层热阻材料以减少散热；在制冷片两端接入用电回路；将制冷片与蓄电池连接，构成储电回路；
[0019](4)将蒸发部分置于盛水槽中，将热管的一端插入支撑壳体的直板面，并将热管冷端置于蒸发用水体中，将半导体制冷片和蓄电池固定在支撑壳体的直板面，完成组装。
[0020]优选的，步骤(1)中，所述分散剂溶液的配制过程是：将氟塑料和/或N-乙烯基酰胺类聚合物溶于有机溶剂所得。
[0021]优选的，步骤(2)中，所述铸膜液1为高分子有机硅化合物溶于有机溶剂所得，所述铸膜液2为碳材料经改性后与正硅酸乙酯混合成的溶液，所述热管为常温吸液芯式热管。
[0022]优选的，步骤(3)中，所述热阻材料为导热硅胶。
[0023]本专利技术在利用界面加热技术进行海水淡化的基础上，同时引入高效换热技术和热电转换技术，以蒸发部分的吸光层为核心部件，依次衔接输水层、热阻层、热管、半导体制冷片等部件，构建出由蒸发、冷凝和产电三部分组成的可实现淡水-盐-电联产的高效太阳能海水淡化装置，将界面加热、强化换热和热电转换技术进行了有效耦合。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025](1)本专利技术充分利用界面加热过程中的余热，实现能量多级利用，提高了能量的利用效率和装置的蒸发效率。能量损失减少，有助于节省燃料和减轻温室效应，节约资源、保护环境；
[0026](2)本专利技术在海水淡化的同时兼顾产电，除获取淡水资源外，对中间产物进行利用并产出盐和电能，丰富了产品的多样性；产出的电能通过蓄电池储存，可接入不同的电器进行供电；
[0027](3)本专利技术成本造价低廉，经济收益十分可观，且装置设计制作绿色环保，对环境零污染，还可以用于污水处理。另外，在装置达到预期寿命后，材料能够被回收利用；
[0028](4)本专利技术用途多样，适用于家庭日常用水需求，在淡水资源缺乏地区，可成为日常生活用水的主要来源；还可用于野外单兵作战临时获取饮用水的装置，同时所产出的电能可对电子通讯设备进行供电。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的一种可实现淡水-盐-电联产太阳能海水淡化装置的系统示意图；
[0030]图中，1-蒸发部分，2-热管，3-半导体制冷片，4-蓄电池，5-盛水槽，6-支撑壳体。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0032]以下实施例中所使用的材料和试剂，如无特殊说明，均为市售商品。
[0033]如图1所示，本专利技术提供一种可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置，包括蒸发部分1、冷凝部分和产电部分，所述蒸发部分1置于盛水槽5中，所述蒸发部分1对应盛水槽5的上方垂直设置有一支撑壳体6，所述支撑壳体6的截面为直角三角形，所述蒸发部分1包括吸光层、输水层和热阻层，所述吸光层为负载光热转换材料的基体材料，所述吸光层设置在热阻层的上表面，所述输水层设置在热阻层的四个侧面，所述冷凝部分包括多个均匀涂覆超疏水膜的热管2，所述热管2的热端插入支撑壳体6的直板面，热管2的冷端插入蒸发用水体中，所述产电部分包括多个半导体制冷片3和蓄电池4，所述半导体制冷片3安装在所述支撑壳体6的直板面，多个半导体制冷片3与蓄电池4串联构成储电回路。
[0034]本实施例中，基体材料为纱布，光热转换材料为碳黑，输水层为无纺布，热阻层为XPS保温板，氟塑料为聚偏二氟乙烯(PVDF)，N-乙烯基酰胺类聚合物为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，高分子有机硅化合物为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，碳材料为碳纳米管(CNT)粉末，热管为常温吸液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置，其特征在于，包括蒸发部分、冷凝部分和产电部分，所述蒸发部分置于盛水槽中，所述蒸发部分对应盛水槽的上方垂直设置有一支撑壳体，所述支撑壳体的截面为直角三角形，所述蒸发部分包括吸光层、输水层和热阻层，所述吸光层为负载光热转换材料的基体材料，所述吸光层设置在热阻层的上表面，所述输水层设置在热阻层的四个侧面，所述冷凝部分包括多个均匀涂覆超疏水膜的热管，所述热管的热端插入支撑壳体的直板面，热管的冷端插入蒸发用水体中，所述产电部分包括多个半导体制冷片和蓄电池，所述半导体制冷片安装在所述支撑壳体的直板面，多个半导体制冷片与蓄电池串联构成储电回路。2.根据权利要求1所述的一种可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述光热转换材料为碳基光吸收体材料或等离激元金属材料，所述基体材料为纱布或滤纸。3.根据权利要求2所述的一种可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述碳基光吸收体材料为碳黑、石墨、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种，所述等离激元金属材料为Au、Ag、CuO中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述输水层为纱布、无纺布或滤纸。5.根据权利要求1所述的一种可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述热阻层为XPS保温板或EPS保温板。6.一种权利要求1至5任一项所述的可实现淡水-盐-电...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭成龙，张同星，胡志豪，李巧丽，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：