[發明專利]一種基于界面加熱的全天候海水淡化裝置及方法

在審

• 申請號: 202110056613.7
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112811495A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 徐剛;沈聰;朱艷青;李育堅
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F1/04;C02F103/08
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 周友元;莫瑤江

本發明公開了一種基于界面加熱的全天候海水淡化裝置及方法，裝置包括浮箱、淡水回收模組、光?電界面加熱模組和波浪能發電模組，淡水回收模組包括集水槽和斜式冷凝面，光?電界面加熱模組包括導電吸光層和隔熱支撐體，波浪能發電模組包括波浪能發電裝置和蓄電池組。本發明在日光充足時，利用太陽能和波浪能發電裝置加熱導電吸光層，使海水能夠高效蒸發，同時為蓄電池組充電；在日光不足時，利用波浪能發電裝置和蓄電池組加熱導電吸光層，使裝置在光線不足的條件下也能連續工作，實現全天候海水淡化。

技術領域

本發明涉及海水淡化領域，具體涉及一種基于界面加熱的全天候海水淡化裝置及方法。

背景技術

當今世界，隨著人口急劇增長和水污染日益嚴重，淡水資源緊缺問題正成為人類社會面臨的主要危機之一。地球上有著豐富的海水資源，海水淡化技術是獲得清潔淡水的有效途徑，有望解決日益嚴重的水資源危機。

常規的熱蒸發海水淡化方法是通過對整體水的加熱來產生水蒸汽，能耗高。而蒸發是一個表面過程，僅需要加熱表層水即可實現蒸發，從而提高蒸發效率和節省能源。

太陽能界面加熱海水淡化技術，通過提高吸收體的光吸收能力和調控熱分布來提高蒸發效率。研究人員開發出許多具有廣泛吸收光譜的太陽能吸收材料，以提高光熱轉換效率。然而真正限制太陽能界面加熱技術應用的原因主要有兩方面：(1)在陽光充足的白天，即使光熱效率達到100％，裝置的蒸發速率也受太陽輻照總強度的限制，因此，除了提高光熱效率外，額外輸入用于蒸發的能量也是提高產水速率的重要途徑。(2)日照時間短、日照分布不均勻使得蒸發系統無法全天候連續工作，因此解決弱光條件下的連續蒸發產水問題，提高日產水量顯得尤為重要。

同樣利用清潔能源的波浪能海水淡化系統，利用波浪能發電然后通過滲析、蒸發等方式制備淡水。但單一的波浪能海水淡化系統存在效率低，產水速率慢的問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于界面加熱的全天候海水淡化裝置及方法，利用太陽能和波浪能分別對界面進行光加熱和電加熱，實現全天候海水淡化。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于界面加熱的全天候海水淡化裝置，包括浮箱、淡水回收模組、光-電界面加熱模組和波浪能發電模組；

淡水回收模組包括集水槽和斜式透明冷凝面，斜式透明冷凝面設置在浮箱頂部，與浮箱構成封閉空間，集水槽設置在浮箱內部，并與斜式透明冷凝面底部相接；

光-電界面加熱模組包括導電吸光層和隔熱支撐體，導電吸光層設置在隔熱支撐體上，浮箱底部開有供海水進入箱體內的通孔，隔熱支撐體漂浮于浮箱中的海水表面；

波浪能發電模組包括蓄電池組和波浪能發電裝置，蓄電池組設置在浮箱內部，波浪能發電裝置設置在浮箱外側，導電吸光層、蓄電池組、波浪能發電裝置之間電連接。

作為優選，所述波浪能發電模組還包括浮子、中心管和阻尼器，浮子分布在浮箱外側，通過中心管與其下方的阻尼器連接，波浪能發電裝置固定于浮子上方，波浪能發電裝置中的氣輪機與中心管連接。

作為優選，所述斜式透明冷凝面材料為玻璃、石英或透明塑料，光學透過率在可見光至近紅外波段≥90％。

作為優選，所述斜式透明冷凝面內側涂有防霧透明涂層，外側涂有自清潔透明涂層。

作為優選，所述防霧透明涂層為超疏水涂層、超親水涂層或超親水、超疏水相間涂層；所述自清潔透明涂層為超疏水涂層。

作為優選，所述導電吸光層的制備方法為：

將高吸水性纖維浸泡在氧化石墨烯分散液中，得到導電纖維，將導電纖維在高溫下碳化后成膜，得到導電吸光層；

或者，將高吸水性纖維在高溫下碳化后，緊密包裹在銅網上得到導電吸光層；