[發明專利]一種熒光聚光供能的太陽能海水淡化裝置及淡化方法

有效

• 申請號: 202010585681.8
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111792692B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 孔慧;馬興龍;鄭宏飛
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;F24S23/00;F24S23/70;C02F103/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種熒光聚光供能的太陽能海水淡化裝置，其特征在于，包括熒光聚光器(1)、紅外反射薄膜(2)、量子點(3)、反射涂層(4)、出光口(5)、吸光板(6)、第一級親水材料(7)、第一級支撐網(8)、第一級淡水收集槽(9)、第二級親水材料(10)、外殼(11)、隔水板(12)、浮體(13)、濃海水腔(14)、過濾網(15)、吸水體(16)、冷凝腔(17)、淡水收集管(18)、輕質氣體(19)、冷凝底板(20)、連通管(21)、第二級淡水收集槽(22)、第二級支撐網(23)、透明玻璃面(24)、海水槽(25)、凸塊(26)，其中：

所述熒光聚光器(1)包括紅外反射薄膜(2)、量子點(3)、反射涂層(4)、出光口(5)；

所述熒光聚光器(1)與海水淡化裝置外殼(11)密封連接，形成獨立腔體；

所述熒光聚光器(1)布置在一種熒光聚光供能的太陽能海水淡化裝置的上面，底部或側面；

所述冷凝腔(17)中布置有至少一級親水材料，各級親水材料從吸水體(16)中將海水提升，利用熒光聚光器(1)出光口(5)的光線照射，產生水蒸氣，而各級親水材料上剩余的濃海水流動至濃海水腔(14)中；

所述冷凝腔(17)內充有摩爾質量小于水蒸氣摩爾質量的不凝性的輕質氣體(19)，迫使水蒸氣向下流動，從上到下的方向遇到淡水收集槽后冷凝產生淡水，而水蒸氣的冷凝潛熱用來加熱緊貼在淡水收集槽底部的下一級親水材料，產生的水蒸氣自上而下繼續流動，最終在冷凝底板(20)上冷凝產生淡水，由淡水收集管(18)進行淡水收集；

所述親水材料均有支撐網進行支撐和固定；

所述冷凝底板(20)的下方是海水，進行水蒸氣的冷凝；

所述太陽能海水淡化裝置上安裝有浮體(13)，漂浮在海面上。

2.根據權利要求1所述的一種熒光聚光供能的太陽能海水淡化裝置，其特征在于，所述熒光聚光器(1)通過調節紅外反射薄膜(2)和反射涂層(4)的位置，使被收集的太陽光從未涂反射涂層(4)的出光口(5)位置輸出太陽光。

3.根據權利要求1所述的一種熒光聚光供能的太陽能海水淡化裝置，其特征在于，裝置中鋪設有至少一級親水材料，利用毛細效應和虹吸效應，將海水提高并傳輸，形成開放式流動；通過調節第一級親水材料(7)、第二級親水材料(10)及其他親水材料的吸水體和濃海水腔的位置，使相鄰親水材料流向恰好相反，形成逆流換熱，提高能量利用效率；相鄰親水材料豎直上水和豎直排水面之間放置有豎直不透水隔水板(12)；相鄰親水材料緊貼布置；冷凝腔(17)內充有摩爾質量小于水分子摩爾質量的輕質氣體(19)，使頂部熒光聚光器(1)接收光線照射后產生的水蒸氣向下流動，逐級冷卻后產生淡水。

4.根據權利要求1或3所述的一種熒光聚光供能的太陽能海水淡化裝置，其特征在于，所述輕質氣體(19)為氦氣、甲烷、氫氣。

5.根據權利要求1所述的一種熒光聚光供能的太陽能海水淡化裝置的淡化方法，其特征在于,該方法包括：太陽光線打到熒光聚光器(1)上，穿過紅外反射薄膜(2)，被熒光聚光器內的量子點(3)吸收后發生全反射，使光線被傳輸到熒光聚光器(1)的未覆蓋反射涂層(4)的表面，即出光口(5)，形成高聚光比的太陽能；此時緊貼在熒光聚光器(1)出光口(5)的吸光板(6)吸收聚集的光線，產生高溫熱能，加熱親水材料上的海水使其蒸發，產生的水蒸氣進入到冷凝腔(17)中；由于冷凝腔(17)內充有摩爾質量低于水蒸氣摩爾質量的輕質氣體(19)，迫使水蒸氣向下運動，在遇到第一級淡水收集槽(9)時，水蒸氣被冷凝為淡水；與此同時，第一級淡水收集槽(9)吸收了水蒸汽的冷凝潛熱，這部分熱量會加熱緊貼在第一級淡水收集槽(9)底部的第二級親水材料(10)上的海水使其蒸發，產生的水蒸氣繼續向下運動，在下一級淡水收集槽或者冷凝腔底部的冷凝底板(20)上進行冷凝，產生淡水；裝置內布置至少一級由支撐網支撐的親水材料，這樣水蒸氣的冷凝潛熱可以多級利用；而各級親水材料在毛細作用和虹吸作用的影響下，并在重力作用下使海水形成開放式的流動，蒸發后的剩余海水流入濃海水腔(14)中，避免海水的濃度過高和鹽分析出；而相鄰親水材料的吸水體和濃海水腔呈相反布置，海水流向恰好相反，相鄰親水材料豎直上水和豎直排水面之間放置有豎直不透水隔水板(12)并使相鄰親水材料的豎直面緊貼，從而形成逆流換熱，利用親水材料中濃海水的剩余熱量加熱相鄰級親水材料汲取的新鮮海水，形成回熱，提高能量利用效率。