[發明專利]一種新型的空氣取水裝置及其應用

有效

• 申請號: 202011378136.8
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112523303B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 朱嘉;李博;傅涵堉
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: E03B3/28
• 分類號: E03B3/28;C02F1/14
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 范星

本發明涉及空氣取水技術領域，特別涉及一種新型的空氣取水裝置及其應用。該裝置包括依次設置的輻射制冷層、導熱介質層、液態吸水劑層以及透氣層，所述透氣層允許氣體穿過，阻擋液體穿過。本發明的取水裝置不需要外界能量的輸入，且增強了界面處與體相內的物質交換，使得吸水裝置可以鋪設大厚度的吸水劑，從而提升吸水裝置的吸水量。

技術領域

本發明涉及空氣取水技術領域，特別涉及一種新型的空氣取水裝置及其應用。

背景技術

隨著全球人口的增長，以及世界各國工業化進程的加快，全球淡水資源短缺變得愈加嚴重。尤其是一些島礁與內陸干旱地區淡水資源短缺，且居民住所分散無法集中供水。基于太陽能驅動的吸附式空氣取水有效地提供了分布式供水的解決方案。該技術在夜間用吸濕劑捕獲空氣中的水蒸氣，繼而在太陽能驅動下解吸再生吸濕劑，從吸濕劑中釋放出水蒸氣并通過冷凝收集液態水。相比于工作在露點為15攝氏度以上濕潤地區的電驅動冷凝式取水技術，太陽能驅動的吸附式取水技術通過吸附解吸循環提高循環空氣的露點，在露點低于5攝氏度的干旱地區實現高效率捕獲淡水，且無需額外電耗。然而現有的吸附式取水機組，因受場地限制，必須鋪設有一定厚度的吸水劑。以50%氯化鈣溶液為例，當其溶液厚度超過8mm以后，其吸水量則無明顯提升，其原因是隨著溶液厚度的提升，由于吸水面處和體相里的吸水劑濃度差異所帶來的擴散作用有限，無法使8mm以下的體相內的吸水劑擴散到到吸水面處進行吸水，導致了這部分吸水劑的浪費，限制了夜間的總體吸水量，進一步導致了白天的蒸水量的不足。因此引入一種更加強烈的對流方式成為了增大吸水量的一種有效方式。

輻射制冷技術是近幾年來出現的一種新興的被動制冷方式。其特點是不利用外部能量輸入即可實現物體本身的降溫。其基本原理為，地球大氣層有一個波長范圍從8-13 μm的透射窗口,通過調節材料本征的化學結構，可以使其在8-13μm波長處實現高的發射率(90%)，從而自發的從地球向外太空輻射這一波段的能量，實現給自身降溫。由于輻射制冷技術是利用輻射制冷材料自己主動向外輻射能量，與傳統的利用電能驅動的主動降溫器件有本質區別，真正實現了不需耗能即可實現物體的降溫。理論上輻射制冷的制冷功率最高可達 150 W/m²。

發明內容

為了解決上述問題，本發明旨在提供一種新型的空氣取水裝置，以解決太陽能驅動的空氣取水裝置夜間取水量不足的問題，促進其實際應用。

為了實現上述目的，本發明具體采用如下技術方案：

一種新型的空氣取水裝置，包括依次設置的輻射制冷層、導熱介質層、液態吸水劑層以及透氣層，所述透氣層允許氣體穿過，阻擋液體穿過。

優選的，所述輻射制冷層選自具有輻射制冷作用的高聚物材料、蠶絲材料或黑體碳基材料。

優選的，所述導熱介質層選自玻璃、金屬、石墨、石墨烯或碳纖維。導熱介質層的材料需要選擇導熱性能好的材料。

優選的，所述的液態吸水劑層為具有吸水作用的離子液體。也即，吸水劑層中的材料是可以流動的。

優選的，所述液態吸水劑層選自具備吸水作用的鹽溶液。

優選的，所述液態吸水劑層選自氯化鈣溶液，氯化鋰溶液。

優選的，所述液態吸水劑層厚度為8mm-20mm。

優選的，所述透氣層選自碳摻雜的高聚物材料。也即透氣層是透氣吸光層，兼具透氣和吸光的功能。