[發明專利]一種太陽能水蒸發材料

有效

• 申請號: 202110365542.9
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113149114B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 曲良體;姚厚澤;程虎虎
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;B23K26/352;C02F103/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

本發明屬于能量轉換材料技術領域，具體的，涉及一種太陽能水蒸發材料。本發明的太陽能水蒸發材料，包括了三層結構：光熱轉換層、傳熱層和水蒸發層，其中的光熱轉換層具有較好的光熱轉換能力，與傳熱層界面結合穩定，具有較低的熱阻，其中的傳熱層為高導熱材料形成的多孔骨架，蒸發層直接生長在傳熱骨架上。本發明水蒸發材料的制備方法操作簡單、方便，易于實現，并且能夠獲得比表面積較大、水蒸發速率較高的水蒸發材料，因此有利于大規模生產。本發明的太陽能水蒸發材料，是一種具有光熱?水蒸發界面分離的光熱水蒸發材料，具有廣泛的應用前景，例如海水淡化設備、相變產水裝置等等，可以快速實現海水蒸發，且操作簡單方便，易于實現。

技術領域

本發明屬于能量轉換材料技術領域，具體的，涉及一種太陽能水蒸發材料。

背景技術

全球過半人口面臨著水資源短缺問題。目前，很多污水處理技術，例如吸附法、超過濾、膜蒸餾技術、反滲透、電滲析法和太陽能海水淡化等被廣泛研究將不可用水變成可用水來解決水資源短缺問題。太陽能海水淡化是一種新型綠色的凈水技術，通過將太陽能轉變為熱能，促進待清潔水的相變蒸發，實現清潔水蒸氣的生產。

利用太陽能海水淡化的歷史較為悠久，近年來，通過將熱量限制在光熱界面，對超薄層水體進行加熱蒸發成為主流方式，實現了較高的能量利用效率。然而，在這一設計中，入射光線與產生水汽發生不可避免的交錯，造成了對入射光線的影響。同時，設備必須保證透光性，大幅度限制了可用材料的選擇。這導致了對光線利用效率的低下，同時帶來了冷凝收集水蒸氣的不便。

發明內容

本發明的目的是提出一種太陽能水蒸發材料，以解決相關技術中的技術問題，使該水蒸發材料可以適用于海水淡化，或用于制備相變產水裝置或用于海水淡化的水處理設備。

本發明提出的太陽能水蒸發材料，其制備方法包括以下步驟：

(1)將多孔金屬泡沫與金屬箔面對面相對固定，得到一個由金屬泡沫層和金屬箔層組成的雙層金屬骨架；所述的金屬箔層的厚度為0.05～5mm，所述的金屬泡沫層的厚度為0.5～50mm，金屬泡沫層的孔隙率為50％～99％，金屬泡沫層的平均孔徑為0.2～4mm；所述的金屬泡沫層與金屬箔層固定的方式為焊接或導熱膠粘接，焊接時焊層厚度0～5mm，導熱膠粘接時粘接層厚度0.5～5mm；

(2)在步驟(1)制備的三層金屬骨架的金屬箔層表面制備吸光表面，構成光熱轉換層；

在金屬箔層表面通過刮涂或噴涂方式，涂布黑體涂料，以形成黑色吸光表面，涂層厚度為10～1000μm；

或：采用激光直寫的方式，在金屬箔層表面進行加工，使金屬箔層表面粗糙化，得到光吸收微結構；

(3)將親水高分子材料的水溶液滴入到步驟(2)的金屬泡沫層中，在－30℃～－60℃下真空干燥30～60小時，進行冷凍干燥，在金屬泡沫層中得到多孔親水高分子蒸發結構，從而制備得到太陽能水蒸發材料。

本發明提出的太陽能水蒸發材料，其優點是：

本發明的太陽能水蒸發材料，包括了三層結構：光熱轉換層、傳熱層和水蒸發層其中的光熱轉換層具有較好的光熱轉換能力，與傳熱層界面結合穩定，具有較低的熱阻，其中的傳熱層為高導熱材料形成的多孔骨架，蒸發層直接生長在傳熱骨架上。本發明詳細公開了水蒸發材料的制備方法，將多孔金屬泡沫的一側焊接在金屬箔上。通過激光加工的方式在金屬箔表面形成吸光結構。將多孔金屬泡沫浸泡在親水性高分子的溶液中，通過冷凍干燥的方式得到多孔水蒸發層。本發明制備方法操作簡單、方便，易于實現，并且能夠獲得比表面積較大、水蒸發速率較高的水蒸發材料，因此有利于大規模生產。本發明的太陽能水蒸發材料，是一種具有光熱-水蒸發界面分離的光熱水蒸發材料，具有廣泛的應用前景，例如海水淡化設備、相變產水裝置等等，可以快速實現海水蒸發，且操作簡單方便，易于實現。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的太陽能水蒸發材料的數碼照片圖。