[发明专利]一种太阳能光伏余热-焦耳热梯级利用的海水淡化系统

权利要求书

1.一种太阳能光伏余热-焦耳热梯级利用的海水淡化系统，该系统主要包括高透光玻璃盖板，太阳能光伏电池，导热硅胶，导热铝板，海水流道，电加热层，疏水膜层，凝结水流道，隔热保温层，海水储存罐，凝结水汇集罐，冲刷罐和高效翅片散热器，其特征在于，该系统包括多层海水淡化装置；主要结构是在保温隔热层(10)内，从上至下依次布置高透光玻璃盖板(1)、太阳能光伏电池(2)、导热硅胶(3)、导热铝板(4)、电加热层(6)、疏水膜层(7)和蒸汽凝结输出层(13)；电流表(5)连接在太阳能光伏电池(2)与电加热层(6)之间；海水流道(8)从导热铝板(4)和电加热层(6)之间穿过后分别连接海水储存罐(11)与凝结水汇集罐(12)；构成第一层海水淡化装置；从第二层开始，电加热层(6)为利用碳纳米管与聚乙烯醇在疏水膜层(7)表面合成的碳纳米管聚合物复合膜，通过两侧的电极(9)与太阳能光伏电池(2)相连，将光伏电池产生的电能转化为热能，并加热复合膜表面附近的海水成为蒸汽；在各疏水膜层(7)下面的蒸汽凝结输出层(13)汇聚后与冲刷罐(14)连通；第N层疏水膜层(7)下面为高效翅片散热器(15)。

2.根据权利要求1所述太阳能光伏余热-焦耳热梯级利用的海水淡化系统，其特征在于，所述保温隔热层材料选用聚苯乙烯泡沫或保温棉；其主要作用为减少系统向周围环境散热，提高系统的余热利用率。

3.根据权利要求1所述太阳能光伏余热-焦耳热梯级利用的海水淡化系统，其特征在于，所述高效翅片散热器用于增强底层散热能力，增大底层疏水膜层7两侧温差引起的跨膜压差，提升蒸汽跨膜输运能力，以及对底层亲水冷凝层进行冷凝。

4.一种权利要求1所述太阳能光伏余热-焦耳热梯级利用的海水淡化系统的海水淡化方法，其特征在于，该太阳能海水淡化系统的海水淡化流程包括：

在白天阳光充足时，太阳光透光高透光玻璃盖板(1)，一部分被太阳能光伏电池(2)直接转化为电能，其余的大部分被转化为余热，这些余热通过导热硅胶(3)、导热铝板(4)，传递到海水流道(8)，加热由海水储存罐(11)中输入的海水产生蒸汽，同时在疏水膜层(7)两侧形成温度差，在温差引起的蒸汽压差作用下，蒸汽透过疏水膜层(7)输送至凝结水流道(13)，凝结为水并释放潜热，凝结水流入凝结水汇集罐(12)；凝结水即淡化水；而蒸汽携带的热量以及凝结释放的潜热通过导热铝板(4)继续加热下一层冷海水，同时从第二层开始，电加热层(6)通过电极(9)与太阳能光伏电池(2)相连，并将其产生的电能转化为热能加热海水，在二者共同作用下，海水蒸发产生蒸汽，并在跨膜蒸汽压差的作用下实现跨膜输运，进入凝结水流道(13)，并凝结为水、释放潜热，凝结水流入凝结水汇集罐(12)中，而蒸汽携带的热量及凝结释放的潜热继续传递到下一层与光伏驱动电加热层所产生的焦耳热共同加热海水，以此类推，直到第N层，如此实现太阳能光伏余热-焦耳热梯级利用海水淡化，提高了系统的蒸发效率，增强了系统的整体海水淡化能力；

在夜晚没有阳光时，向冲刷罐(14)中注入海水，在水头压力、重力以及盐差的共同作用下，冲刷罐(14)中的海水经由亲水通道反向冲刷海水流道(8)，通过浓度扩散效应，除去堵塞在其中的盐，恢复亲水层毛细泵送流体的功能，进而保证海水淡化系统高效持续运行。