一种光热蒸汽转化装置及其制备方法和应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及太阳能转化技术领域，尤其涉及一种光热蒸汽转化装置及其制备方法和应用。本发明专利技术提供了一种光热蒸汽转化装置，包括包裹有棉织物的泡沫隔热层和光热转化层；光热转化层包括棉织物层、位于所述棉织物层上表面的炭黑涂层和位于所述棉织物层下表面的疏水涂层；所述疏水涂层与包裹有棉织物的泡沫隔热层接触；所述疏水涂层的材料为聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯和十七氟癸基三乙氧基硅烷的混合物。所述光热蒸汽转化装置中的疏水涂层和棉织物层可以构造粗糙度梯度和疏水

【技术实现步骤摘要】
一种光热蒸汽转化装置及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及太阳能转化
，尤其涉及一种光热蒸汽转化装置及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]传统的太阳能蒸馏方法是通过对整个水体进行加热的方式实现光学和热学的转换，但是由于光学损耗和热学损耗较大致使其太阳能蒸汽转化效率仅能达到30％～50％，在很大程度上限制了该项技术的进一步利用和发展。因此，光热蒸汽转化装置应运而生，由于其不消耗常规能源、无污染和所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们的重视。光热蒸汽转化通过加热气液蒸发界面处的水而非加热整个水体，从根本上消除了传统太阳能蒸馏技术能量转化率低的缺点，使太阳能蒸汽转化效率得到大幅度提高(>80％)，大大降低了运行操作成本，使水净化成本更低更便捷。
[0003]申请号为201611045097.3的中国专利公开了一种可重复使用的还原氧化石墨烯基光热转化薄膜及其制备方法，其是首先在室温条件下，采用交联剂在搅拌和超声的作用下链接氧化石墨烯薄片，然后将混合后的分散液减压抽滤到混合纤维素滤膜上，再将制得的氧化石墨烯/混合纤维素薄膜在微波辅助下使用还原剂快速还原得到环氧氧化石墨烯基双层光热转化薄膜。蒸汽化性能测试表明，还原氧化石墨烯基双层光热转化薄膜在1kW/m2的光照下实现了60％的蒸汽化转化效率。循环测试结果表明，还原氧化石墨烯基双层光热转化薄膜在30次重复实验后仍保持了稳定的性能。所述光热转化薄膜可以直接将太阳能转化成蒸汽能，光热转化效率高，应用前景广阔，制备工艺简单，价格低廉，具有优异的机械稳定性和可重复使用性。
[0004]申请号为201210475016.9的中国专利公开了一种以聚太阳光为热源进行海水蒸馏淡化的海水表层移动式界面热解吸汽化方法及装置：通过吸水材料传送带的循环运行使处于吸附状态的自然海水移过太阳光汇聚的高能量密度区域并被迅速加热解吸汽化成海水淡化水蒸汽，其经冷凝成为海水淡化水；浓缩海水回复成自然海水后重新参与热解吸汽化。可实现海水淡化水的连续生产。同时还公开了海水淡化装置的结构包括U型蒸馏冷凝容器，双U型吸水材料传送带，淡化水收集管，淡化水储槽，淡化水蒸汽冷凝器和双轴跟踪平面透射式聚太阳光板。实现了基于热解吸机理的海水常压汽化，大幅度提高了太阳光热的利用效率、降低了海水淡化过程的能耗，投资成本低，便于广泛推广应用。
[0005]但是，上述装置的光热转化效率仍需进一步提升，能耗需进一步降低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种光热蒸汽转化装置及其制备方法和应用。所述光热蒸汽转化装置的光热转化效率高，不需要太阳光以外的额外能耗。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种光热蒸汽转化装置，包括包裹有棉织物的泡沫隔热层和光热转
化层；
[0009]所述光热转化层包括棉织物层、位于所述棉织物层上表面的炭黑涂层和位于所述棉织物层下表面的疏水涂层；
[0010]所述疏水涂层与包裹有棉织物的泡沫隔热层接触；
[0011]所述疏水涂层的材料为聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯和十七氟癸基三乙氧基硅烷的混合物。
[0012]优选的，所述聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯和十七氟癸基三乙氧基硅烷的复合物中聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯和十七氟癸基三乙氧基硅烷的质量比为(2～4)：(0～2)；
[0013]且所述十七氟癸基三乙氧基硅烷的质量不为0。
[0014]优选的，所述聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯和十七氟癸基三乙氧基硅烷的复合物中聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯和十七氟癸基三乙氧基硅烷的质量比为3:1。
[0015]优选的，所述疏水涂层的材料替换为聚偏氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
[0016]本专利技术还提供了上述技术方案所述的光热蒸汽转化装置的制备方法，包括以下步骤：
[0017]将聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯、十七氟癸基三乙氧基硅烷和N，N
‑
二甲基甲酰胺混合，得到聚合物溶液；
[0018]采用静电雾化的方式，将所述聚合物溶液喷涂在棉织物层的一侧表面，形成疏水涂层，得到单向导水织物；
[0019]将所述单向导水织物在乙酸和炭黑的水溶液中进行浸渍，形成炭黑涂层，得到光热转化层；
[0020]将棉织物包裹于泡沫表层，得到包裹有棉织物的泡沫隔热层；
[0021]将所述光热转化层中的疏水涂层与包裹有棉织物的泡沫隔热层接触，得到所述光热蒸汽转化装置。
[0022]优选的，所述聚合物溶液中聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯的质量浓度为2～4％；
[0023]所述聚合物溶液中十七氟癸基三乙氧基硅烷的质量浓度为0～2％，且不为0。
[0024]优选的，所述静电雾化的条件参数为：接收距离为10～15cm，推进速度为1.0～2.0mL/h，电压为15～20kV，滚筒转速为50～150rpm，静电纺时间为15～45min。
[0025]优选的，所述乙酸和炭黑的水溶液中的乙酸的质量浓度为2.0～3.0％；
[0026]所述乙酸和炭黑的水溶液中的炭黑的浓度为0.003～0.006g/mL。
[0027]优选的，当所述疏水涂层的材料为聚偏氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯时，所述聚合物溶液的制备过程包括：
[0028]将聚偏氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯和N，N
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二甲基甲酰胺混合，得到聚合物溶液。
[0029]本专利技术还提供了上述技术方案所述的光热蒸汽转化装置或上述技术方案所述的制备方法制备得到的光热蒸汽转化装置在海水制备淡水领域中的应用。
[0030]本专利技术提供了一种光热蒸汽转化装置，包括包裹有棉织物的泡沫隔热层和光热转化层；光热转化层包括棉织物层、位于所述棉织物层上表面的炭黑涂层和位于所述棉织物层下表面的疏水涂层；所述疏水涂层与包裹有棉织物的泡沫隔热层接触；所述疏水涂层的材料为聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯和十七氟癸基三乙氧基硅烷的混合物。本专利技术所述的光热
蒸汽转化装置中的聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯由于氟原子含量大是众所周知的疏水聚合物，其长期使用温度最高至150℃，具有非常有益的耐化学性和无毒、隔热的性能，且其还保持了聚吡咯的较好的吸光性、较大的比表面积和较好的耐光耐热性的优势；十七氟癸基三乙氧基硅烷在水解后释放低分子醇，由此产生的活泼性硅醇能与许多无机和有机基材中的羟基、羧基和含氧基团产生化学键合，在无机物表面形成自组装的单分子氟硅膜层，被处理过的基材具有极低的表面能，具有优异的憎水、憎油和防污性能；因此将所述聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯和十七氟癸基三乙氧基硅烷的复合物构成的疏水涂层可以减缓供水速率，使蒸发面的水量适宜，达到减小水的传导热损耗的目的。其次，疏水整理后，织物具有单向导水功能，有效防止带有热量的水的回流。同时，所述疏水涂层和棉织物层可以构造粗糙度梯度和疏水
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亲水梯度，使所述光热蒸汽转化装置具有单向导水功能和隔热功能；使供水速率和吸收太阳能后水的蒸发量相匹配，降低热损耗，提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光热蒸汽转化装置，其特征在于，包括包裹有棉织物的泡沫隔热层和光热转化层；所述光热转化层包括棉织物层、位于所述棉织物层上表面的炭黑涂层和位于所述棉织物层下表面的疏水涂层；所述疏水涂层与包裹有棉织物的泡沫隔热层接触；所述疏水涂层的材料为聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯和十七氟癸基三乙氧基硅烷的混合物。2.如权利要求1所述的光热蒸汽转化装置，其特征在于，所述聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯和十七氟癸基三乙氧基硅烷的复合物中聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯和十七氟癸基三乙氧基硅烷的质量比为(2～4)：(0～2)；且所述十七氟癸基三乙氧基硅烷的质量不为0。3.如权利要求1或2所述的光热蒸汽转化装置，其特征在于，所述聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯和十七氟癸基三乙氧基硅烷的复合物中聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯和十七氟癸基三乙氧基硅烷的质量比为3:1。4.如权利要求1所述的光热蒸汽转化装置，其特征在于，所述疏水涂层的材料替换为聚偏氟乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。5.权利要求1～4任一项所述的光热蒸汽转化装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚偏氟乙烯共聚六氟丙烯、十七氟癸基三乙氧基硅烷和N，N
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二甲基甲酰胺混合，得到聚合物溶液；采用静电雾化的方式，将所述聚合物溶液喷涂在棉织物层的一侧表面，形成疏水涂层，得到单向导水织物；将所述单向导水织物在乙酸和炭黑的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王闻宇，李叶燃，金欣，李伟，韩幸，郑意德，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：