[发明专利]基于太阳能的海水蒸发取水发电装置及取水发电方法

权利要求书

1.一种基于太阳能的海水蒸发取水发电装置，其包括，

海水水箱，其储存海水，所述海水水箱顶部设有朝向太阳光的高透光平板；

淡水水箱，其储存冷凝后的淡水，所述淡水水箱经由集水流道密闭连通所述海水水箱，所述集水流道的高度高于所述海水表面以及淡水表面；

发电单元，其漂浮于所述海水表面，所述发电单元包括，

阳离子交换膜，其包括产生光电泊效应的半导体薄膜主体、设在所述半导体薄膜主体朝向高透光平板的第一侧的纳米颗粒和用于从第二侧输送海水到第一侧的毛细输水导管，所述半导体薄膜主体设有阳离子选择性通道，其中，所述半导体薄膜主体由氮化碳或其衍生物制成，厚度不超过300 mm，

外电路，其包括分别设在第一侧的第一电极和设在相对于第一侧的第二侧的第二电极，其中，太阳光经由所述高透光平板照射所述阳离子交换膜以及纳米颗粒，使得第一侧的第一温度、第一海水浓度和第一电势高于第二侧的第二温度、第二海水浓度和第二电势，蒸发的海水冷凝后经由所述集水流道进入所述淡水水箱，阳离子经由所述阳离子选择性通道从第一侧定向迁移到第二侧以形成离子电流，外电路的电子从第一电极流向第二电极生成电流，其中，所述纳米颗粒包括金、银或其衍生物，纳米颗粒的尺寸为10-100 nm，

风扇，其设在所述淡水水箱中靠近集水流道的位置，所述风扇电连接所述外电路，

蓄电池，其电连接所述风扇和外电路，所述阳离子选择性通道为锥形孔或梯形孔通道，通道的最窄处直径为15-30 nm，通道最宽处直径为70-100 nm，所述高透光平板设在海水水箱中尺寸最大的一侧上。

2.如权利要求1所述的一种基于太阳能的海水蒸发取水发电装置，其中，当第一温度和第二温度的温度差、第一海水浓度和第二海水浓度的浓度差、和/或第一电势和第二电势的电势差处于预定范围时，阳离子选择性通道变窄到预定阈值范围内使得通道内仅通过阳离子。

3.如权利要求1所述的一种基于太阳能的海水蒸发取水发电装置，其中，所述阳离子选择性通道包括带负电荷的表层。

4.如权利要求1所述的一种基于太阳能的海水蒸发取水发电装置，其中，所述毛细输水导管固定于阳离子交换膜中，由中空且亲水的碳纤维复合材料制成，单根导管孔径不超过0.1mm。

5.如权利要求1所述的一种基于太阳能的海水蒸发取水发电装置，其中，用于透过太阳光并冷却水蒸气的所述高透光平板由高透光树脂制成，其朝向淡水水箱一侧向下倾斜。

6.如权利要求2所述的一种基于太阳能的海水蒸发取水发电装置，其中，预定阈值范围为2-15 nm，所述外电路包括开关、电流测量单元、电压测量单元或用于功率调节的调节单元。

7.一种权利要求1-6中任一项所述的一种基于太阳能的海水蒸发取水发电装置的取水发电方法，其包括以下步骤，

第一步骤，第二侧的海水经过毛细输水导管的毛细力持续输送到第一侧，

第二步骤，太阳光经过高透光平板照射阳离子交换膜，其中，照射第一侧的纳米颗粒以发生局域表面等离子共振，纳米颗粒吸收光能并转化为热能，加热第一侧的海水并产生蒸汽，照射半导体薄膜主体以发生光电泊效应，

第三步骤，第一侧的第一温度、第一海水浓度和第一电势高于相对于第一侧的第二侧的第二温度、第二海水浓度和第二电势，在温度差、浓度差和电势差的共同作用下，阳离子经由所述阳离子选择性通道从第一侧定向迁移到第二侧以形成离子电流，外电路的电子从第一电极流向第二电极生成电流，

第四步骤，蒸汽在高透光平板处与外界空气换热，来自外电路的电能驱动风扇加快集水通道中蒸汽的流动和冷凝，所得冷凝水经过集水流道进入淡水水箱，实现冷凝取水，剩余电能储存于蓄电池。