[發明專利]向光型太陽能光熱海水蒸發方法及其裝置

在審

• 申請號: 202010083877.7
• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN111348708A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 陳志鋼;劉子瀟;李聰聰;朱美芳
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F103/08
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

1.一種向光型太陽能光熱海水蒸發裝置，其特征是：包括與水平面傾斜的親水性光熱轉換材料、海水供給裝置、濃縮海水儲存裝置、剪式升降臺和自旋裝置；

海水供給裝置與所述與水平面傾斜的親水性光熱轉換材料的高端直接接觸，通過材料自身的毛細作用被動地供給海水，或者通過花灑和管路對材料進行噴淋和滴灌，從而主動地供給海水；

所述傾斜的角度為1°~90°，該角度通過改變海水供給裝置和濃縮海水儲存裝置的相對高度進行調整；

海水供給裝置放置于一臺剪式升降臺上，其高度通過剪式升降臺進行調整；

濃縮海水儲存裝置為水箱或者水槽，與所述與水平面傾斜的親水性光熱轉換材料的低端相連接，濃縮海水由材料直接進入濃縮海水儲存裝置，或通過管路轉移到濃縮海水儲存裝置中；

濃縮海水儲存裝置放置于另一臺剪式升降臺上，其高度通過剪式升降臺進行調整；

所述與水平面傾斜的親水性光熱轉換材料的兩端分別固定在海水供給裝置和濃縮海水儲存裝置上，通過吸鐵石，或者掛鉤，或者夾子，或者捆綁，或者釘接的方式進行固定；

所述與水平面傾斜的親水性光熱轉換材料的中間部分通過將兩端拉直的方式維持平面狀態，或者通過在支架上鋪展維持平面狀態；

自旋裝置由旋轉圓盤、旋轉主軸和旋轉電機組成；兩臺剪式升降臺同時放置在旋轉圓盤上，旋轉圓盤中心位置的下方通過旋轉主軸與旋轉電機相連接，旋轉電機旋轉帶動旋轉主軸和旋轉圓盤進行自旋。

2.根據權利要求1所述的向光型太陽能光熱海水蒸發裝置，其特征在于，旋轉電機旋轉帶動旋轉主軸和旋轉圓盤進行自旋的旋轉角度的范圍為0~180°。

3.應用權利要求1或2中任一項所述的向光型太陽能光熱海水蒸發裝置的向光型太陽能光熱海水蒸發方法，其特征是：傾斜的親水性光熱轉換材料與太陽光垂直；海水從所述傾斜的親水性光熱轉換材料的高端向所述傾斜的親水性光熱轉換材料的低端流動，在流動的過程中得到蒸發；

所述垂直是指從太陽升起到落下的過程中，當陽光相對地面的入射角θ在0~90°之間時，所述親水性光熱轉換材料與水平面的傾斜角α與θ的角度差≤10°，即所述親水性光熱轉換材料的吸光平面與太陽光的夾角為90°±10°；當陽光相對地面的入射角θ為0°~10°時，所述親水性光熱轉換材料與水平面的傾斜角≥1°，以保持傾斜；

所述親水性光熱轉換材料與水平面的傾斜角α的調整為人工調整或者遠端控制調整；

所述人工調整是指定時測量陽光相對地面的入射角θ，或根據所在地天文資料調取實時陽光相對地面的入射角θ，再通過人工調節海水供給裝置和濃縮海水儲存裝置的相對高度來控制吸光面的傾斜角，然后通過人工旋轉裝置，控制整個裝置的朝向使所述親水性光熱轉換材料滿足α與θ的角度差≤10°；

所述遠端控制調整是指所述向光型太陽能光熱海水蒸發裝置中，剪式升降臺和旋轉圓盤均能夠遠端控制，通過遠端控制剪式升降臺和旋轉圓盤，使所述親水性光熱轉換材料滿足α與θ的角度差≤10°。

4.根據權利要求3所述的向光型太陽能光熱海水蒸發方法，其特征在于，主動供給或被汲取的海水量與從所述親水性光熱轉換材料的高端向低端流動的海水量相等，該海水量為相同時間內海水蒸發量的1.01~100倍；

海水在從所述親水性光熱轉換材料的高端流向低端的過程中得到蒸發，未蒸發的濃縮海水在所述親水性光熱轉換材料的低端被收集，濃縮海水中的一種或多種離子濃度為海水初始濃度的0.01~100倍。

5.根據權利要求3所述的向光型太陽能光熱海水蒸發方法，其特征在于，所述傾斜的親水性光熱轉換材料是指將親水性光熱轉換材料平鋪成一個平面，或者將親水性光熱轉換材料鋪成瓦楞形，所述瓦楞形的高低落差≤10cm。

6.根據權利要求3所述的向光型太陽能光熱海水蒸發方法，其特征在于，所述親水性光熱轉換材料由親水性基底和光熱轉換組分復合組成，或者由光熱轉換組分自身組成；

所述親水性基底的形式為薄膜、纖維、織物、紙張、泡沫、凝膠或管路；

組成是指將光熱轉換材料負載在親水性基底的外層，或者光熱轉換材料與親水性基底進行共混然后成型，或者光熱轉換材料填充或包埋在親水性基底的內部，或者光熱轉換材料在親水性基底上成膜形成雙層或三層復合結構，或者光熱轉換材料自身形成薄膜、纖維、織物、紙張、泡沫、凝膠或管路形式的材料；

親水性薄膜基底由聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物組成；

親水性纖維基底由天然纖維、再生纖維素纖維和化學纖維中的一種以上組成；所述天然纖維為棉、麻、絲、毛或竹，所述再生纖維素纖維為Lyocell纖維、Modal纖維、甲殼素纖維或銅氨纖維，所述化學纖維為滌綸、氨綸、腈綸、錦綸、維綸或者丙綸；

親水性織物基底由純紡織物、混紡織物、混并織物和交織織物中的一種以上組成；所述純紡織物為棉織物、毛織物、絲織物、滌綸織物，所述混紡織物為滌粘、滌腈、滌棉，所述混并織物為滌綸短纖和低彈滌綸長絲混并，所述交織織物為蠶絲人造絲交織的古香緞或者尼龍和人造棉交織的尼富紡；

親水性凝膠基底分為合成高分子水凝膠基底和天然高分子水凝膠基底兩大類；所述天然高分子水凝膠基底的制備材料為淀粉、纖維素、海藻酸、透明質酸、明膠、膠原、聚L-賴氨酸；所述合成高分子水凝膠基底的制備材料為聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺；

所述光熱轉換組分由金屬納米顆粒、碳材料、有機材料和半導體光熱材料中的一種以上組成；所述金屬納米顆粒種類為金、銀、銅、鉑、鈀、釕、銠或鋁，所述碳材料為碳纖維、碳布、碳氈、碳黑、多孔碳、碳納米管、石墨烯或富勒烯，所述有機材料為聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚多巴胺、吲哚菁綠或普魯士藍，所述半導體光熱材料為硫化銅、硒化銅、硫化鉍、硒化鉍、硫化鎢、氧化鎢、氧化鈦、氧化鋁、硫化鐵或者硫化鉬。