[發(fā)明專利]向日葵追蹤式集熱的瓦楞紙基太陽能界面水淡化裝置

有效

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• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN114920313B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 鄧輝;常瀚予;王帥;王磾;李龍江
• 申請（專利權）人: 石河子大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F103/08;C02F101/20
• 代理公司: 北京華智則銘知識產權代理有限公司 11573
• 代理人: 王昌貴

本發(fā)明屬于海水淡化技術領域，具體涉及一種向日葵追蹤式集熱的瓦楞紙基太陽能界面水淡化裝置，基于向日葵仿生原理，包括蒸發(fā)器和位于蒸發(fā)器上方的集光器；所述蒸發(fā)器包括蒸發(fā)室、光熱轉化層、隔熱層和吸水件，所述隔熱層設于光熱轉化層的下方并且浮于水面上，所述吸水件的一端貫穿所述隔熱層的中心；所述集光器能根據(jù)太陽光照射角度進行自適應調節(jié)角度，將太陽能始終聚焦到蒸發(fā)器上，提高太陽能利用率；光熱轉化層吸收光譜范圍廣，光熱轉化效率高。整個蒸發(fā)系統(tǒng)方法簡單，原料來源廣泛，成本低，有效除鹽和降解染料等優(yōu)點，能夠實現(xiàn)高效海水淡化和染料廢水凈化，在海水淡化和染料廢水凈化領域有廣泛的應用前景。

技術領域

本發(fā)明屬于海水淡化的技術領域，具體地，涉及向日葵追蹤式集熱的瓦楞紙基太陽能界面水淡化裝置。

背景技術

隨著人口的增加和大量的水污染問題，人類面臨著嚴重的水資源短缺問題。據(jù)聯(lián)合國統(tǒng)計，到2025年，全球三分之二的人口可能面臨缺水問題。因此，水處理材料和技術的發(fā)展尤為重要。由于太陽能資源豐富，將太陽能高效地轉化為熱能，可以使水快速蒸發(fā)產生清潔水，用于海水蒸發(fā)，因此有望成為解決飲用水短缺問題的最有效方法之一。

太陽能界面蒸發(fā)系統(tǒng)主要包括吸水件、隔熱層、光吸收層和集光器。其中，負責光熱轉換的光吸收層和集光器是決定其海水淡化效率的關鍵。目前，在整個太陽光譜中具有高光譜吸收的光熱材料作為光吸收層得到了廣泛的應用。這些材料包括金屬材料、半導體、聚合物和碳基材料。其中半導體、部分碳基材料如石墨烯、氧化石墨烯等材料成本高，材料的制備條件要求高且制備流程復雜。生物來源的碳基材料如蘑菇、玉米秸稈、甘蔗等通過高溫碳化的方法制備光熱材料，然而，這些材料低光吸收轉換效率，嚴重限制了它們的實際應用。

對于外部的典型太陽能集光器包括定日鏡場集光器、拋物面槽式集光器、線性菲涅耳反射器和拋物面碟式集光器。雖然可以使太陽通量有效增加，但這些光學集光器系統(tǒng)成本通常相當昂貴。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明以瓦楞紙作為原料，在解決生物基碳材料作為光熱轉化層時所存在的問題的同時，在向陽衰變追逐的啟發(fā)下，以反光鏡為原料構建了一個仿生追逐系統(tǒng)，以提高太陽能的利用率，降低海水淡化中的能量消耗，降低系統(tǒng)制作成本。

本發(fā)明的技術構思如下：

一種向日葵追蹤式集熱的瓦楞紙基太陽能界面水淡化裝置，其基于向日葵仿生原理，包括蒸發(fā)器和位于蒸發(fā)器上方的集光器；

所述蒸發(fā)器包括蒸發(fā)室、光熱轉化層、隔熱層、吸水件和集水瓶，所述隔熱層設于光熱轉化層的下方并且浮于水面上，所述吸水件的一端貫穿所述隔熱層的中心，所述集水瓶由軟管將其與蒸發(fā)器相連以收集水；

所述集光器包括底座、嵌入式微控制器、MG90S舵機和DS31115舵機、傳動裝置、反射鏡和光敏傳感器組成；

所述底座中心處設有尺寸與DS31115舵機相符的矩形孔，DS31115舵機插入孔內并以螺釘進行緊固；

所述傳動裝置底部設有卡槽，將金屬舵盤裝于卡槽內并利用螺釘進行連接，連接完成后將傳動裝置與DS31115舵機進行連接；所述傳動裝置的連接方式為螺栓加膠接，傳動裝置的上方設有矩形孔，將MG90S舵機插入其中，以螺栓進行固定；在底座頂面設有圓形走線孔MG90S舵機的導線從走線孔中伸入并與嵌入式微控制器進行連接；所述嵌入式微控制器置于底座內部，從底座的側面的方形孔將導線引出與光敏模塊及供電模塊進行連接；

所述光敏模塊與嵌入式微控制器之間利用面包板進行連接，在面包板的四個方向各插入一個光敏模塊，以收集四個方向上的光照強度數(shù)據(jù)，并傳輸給嵌入式微控制器；

所述反射鏡與傳動裝置的連接方式為膠接，利用粘合劑將反射鏡與舵盤進行粘合，同時在反射鏡另一側設置支撐桿，穿過傳動裝置的另一側的圓形孔，以將反射鏡支撐在傳動裝置中。

作為一種案例，所述蒸發(fā)室是由玻璃材質構成。