【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海水淡化联合发电领域，具体涉及一种多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统。
技术介绍
1、传统的太阳能海水淡化采用加热整体海水或底部海水的方式，升高海水的温度，而蒸发只在海水的表面进行，其能量利用效率不高。太阳能界面蒸发技术通过材料及结构设计，将太阳能光热转换的热量限制在空气-水体的交界面，减少了向水体的热损失，提高了蒸发的效率。
2、除了太阳能驱动的蒸发之外，界面蒸汽发生器与其他能量转换技术集成用于发电、增强蒸发、废水处理也引起了越来越多的关注。由于界面蒸发器的工作环境是海洋表面，海洋上丰富的波浪能可以引入界面蒸发器。通过在界面蒸发器中加入压电材料可以通过压电效应将波浪能转化为电能，从而实现水电联产。
3、现有技术中，申请号为cn202110056613.7的专利技术专利公开了一种基于界面加热的全天候海水淡化装置及方法，其中涉及到利用波浪能发电装置为蓄电池充电，进而在无光时为光吸收层供电以实现水的蒸发。其波浪能的利用方式为通过浮子随波浪下起伏时带动中心管内的吸排气，通过气流驱动波浪能发电装置中的气轮机，进而驱动发电机发电。该设计需要在界面蒸发器外增加复杂的附加装置，并且波浪能要经过浮子的机械能-空气的内能-气轮机轴的机械能-发电机轴的机械能-电能的能量转换过程，显然波浪能利用效率较低。
4、meng等人将覆盖有钛酸钡 (batio3) 超薄纳米膜的纤维素压电层贴于碳毡光吸收层下，利用波浪的机械能产生电能，该电能用来活化水，降低水蒸发焓，获得了2.01 kgm-2 h-1的蒸发量。在
5、因此，需要提供一种新的技术路线，以实现在界面蒸发器中引入压电膜利用波浪能发电，同时能够解决其规模化扩大时系统刚性增加，导致压电膜形变受限，压电输出下降的问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决上述问题，提供了一种多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，将界面蒸发器分割成多个单元，利用长条状的压电层连接，形成近似铰链结构，构成多单元界面蒸发联合发电系统，增强了界面蒸发器整体的柔性，在波浪中的形变程度增大，大大提供了压电膜输出的压电功率密度和压电电压。
2、按照本专利技术的技术方案，所述多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，包括界面蒸发联合发电单元、铰链结构和电能收集单元；
3、所述界面蒸发联合发电单元包括从上至下依次设置的光吸收层、隔热输水层、第一压电层、隔层和阴极；所述第一压电层包括第一压电膜和设置在所述第一压电膜两侧表面的第一柔性电极；
4、所述铰链结构包括第二压电层；所述第二压电层连接相邻的界面蒸发联合发电单元的第一压电层，包括第二压电膜和设置在所述第二压电膜两侧表面的第二柔性电极；
5、所述电能收集单元连接所述界面蒸发联合发电单元中的光吸收层、第一柔性电极和阴极，用于存储所述界面蒸发联合发电单元产生的电能。
6、具体的，所述界面蒸发联合发电单元与铰链结构交替连接呈线状；多个界面蒸发联合发电单元的光吸收层和阴极之间串联后再连接电能收集单元，或直接连接电能收集单元。
7、进一步的，所述界面蒸发联合发电单元与所述铰链结构的长度比为1：2-4。
8、进一步的，所述光吸收层的材质为光热转换材料，所述光热转换材料选自碳材料（石墨烯、碳毡、碳纳米管等）、等离子体金属粒子（金、银等）和半导体材料（tiox，x≤2；mxene等）中的一种或多种。
9、进一步的，所述光吸收层的厚度为0.1~2mm。
10、进一步的，所述隔热输水层的材质选自聚苯乙烯泡沫、木材和气凝胶中的一种或多种，其厚度为0.5~1.5cm。
11、进一步的，所述隔热输水层为多孔结构；或所述隔热输水层内分布有孔道，所述孔道内填充有吸水性材料（如聚氨酯海绵、吸水棉、高吸水性树脂等）。
12、进一步的，所述第一压电膜与第二压电膜的材质相同，选自钛酸钡薄膜、pvdf-trfe（聚偏氟乙烯-三氟乙烯）压电纤维膜或钛酸钡与pvdf-trfe的复合材料。
13、进一步的，所述隔层为玻璃纤维隔层或其他可用于电池隔膜的材料（如聚丙烯、聚乙烯等），其厚度为0.1-0.5mm。
14、进一步的，所述阴极包括碳纸和涂敷所述碳纸表面的pt/c催化剂。
15、进一步的，所述第二压电层与所述第一压电层通过粘结剂相连接，或所述第二压电层与所述第一压电层为一体结构。
16、进一步的，所述电能收集单元包括整流桥，用于将压电产生的交流电转换为直流电。
17、进一步的，所述电能收集单元通过电能存储装置进行电能存储，或直接连接负载供电。
18、进一步的，所述电能存储装置为电容或蓄电池。
19、本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术通过将界面蒸发和压电膜耦合的一体化水电联产装置分解为多个单元，并通过由压电膜构成的铰链状结构连接，形成铰链状易拓展的波浪能/太阳能驱动的多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，该系统在规模化扩大时可保持压电膜的高柔性，增强系统对波浪起伏的跟随，进而提高压电输出，压电功率密度相对于单一单元系统可提高490倍，压电电压可提高45倍。
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1.一种多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，其特征在于，包括界面蒸发联合发电单元（100）、铰链结构（200）和电能收集单元（300）；
2.如权利要求1所述的多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，其特征在于，所述界面蒸发联合发电单元（100）与所述铰链结构（200）的长度比为1：2-4。
3.如权利要求1所述的多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，其特征在于，所述光吸收层（110）的材质为光热转换材料，所述光热转换材料选自碳材料、等离子体金属粒子和半导体材料中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，其特征在于，所述隔热输水层（120）的材质选自聚苯乙烯泡沫、木材和气凝胶中的一种或多种。
5.如权利要求1或4所述的多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，其特征在于，所述隔热输水层（120）为多孔结构；或所述隔热输水层（120）内分布有孔道，所述孔道内填充有吸水性材料。
6.如权利要求1所述的多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，其特征在于，所述第一压电膜（131）与第二压电膜（211）的材质相同，
7.如权利要求1所述的多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，其特征在于，所述阴极（150）包括碳纸和涂敷所述碳纸表面的Pt/C催化剂。
8.如权利要求1所述的多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，其特征在于，所述第二压电层（210）与所述第一压电层（130）通过粘结剂相连接，或所述第二压电层（210）与所述第一压电层（130）为一体结构。
9.如权利要求1所述的多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，其特征在于，所述电能收集单元（300）包括整流桥（310）。
10.如权利要求9所述的多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，其特征在于，所述电能收集单元（300）通过电能存储装置（320）进行电能存储，或直接连接负载（400）供电。
...【技术特征摘要】
1.一种多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，其特征在于，包括界面蒸发联合发电单元（100）、铰链结构（200）和电能收集单元（300）；
2.如权利要求1所述的多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，其特征在于，所述界面蒸发联合发电单元（100）与所述铰链结构（200）的长度比为1：2-4。
3.如权利要求1所述的多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，其特征在于，所述光吸收层（110）的材质为光热转换材料，所述光热转换材料选自碳材料、等离子体金属粒子和半导体材料中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，其特征在于，所述隔热输水层（120）的材质选自聚苯乙烯泡沫、木材和气凝胶中的一种或多种。
5.如权利要求1或4所述的多单元界面蒸发海水淡化联合发电系统，其特征在于，所述隔热输水层（120）为多孔结构；或所述隔热输水层（120）内分布有孔道，所述孔道内填充有吸水性材料。
6.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶庆，吴玺，蔡琦琳，胡中发，李祖胜，孙小龙，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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