[发明专利]一种可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置及其制作方法

说明书

本发明公开了一种可实现淡水‑盐‑电联产的太阳能海水淡化装置及其制作方法，该装置包括蒸发部分、冷凝部分和产电部分，采用界面加热技术，利用负载在基体表面的光热转换材料将太阳能转化成热能，实现海水蒸发，同时析出盐；冷凝部分采用强化换热技术，使产生的蒸汽发生凝结，获得淡水；产电部分采用热电转换技术，将装置内外的低品位温差能转化为电能并进行储存。本装置将界面加热、强化换热和热电转换技术进行了有效耦合，仅依靠太阳能为唯一的能量来源的同时，可实现淡水、盐、电的三联产。

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，具体涉及一种可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置及其制作方法。

背景技术

太阳能是一种新兴的可再生能源，它具有环保无害、能量巨大、无需开采运输等优点。利用太阳能进行海水淡化获取淡水，在解决传统海水淡化技术高能耗、高污染、高成本等问题上具有极大的应用价值，逐渐成为学者们研究的热点。

常用的太阳能海水淡化装置在设计和使用过程中往往会出现能量利用率低，成本远远大于收益等情况，得到最大的利用效率需要在能量转换的各个环节进行改善。

在太阳能蒸发过程中，热量会有损耗，减少热量损失可大大提高蒸汽生产效率。该过程中的损失主要包括向下方水体热传导的损失、向周围空间热辐射的损失以及与空气对流换热的损失。传统的海水淡化装置多采用体相加热蒸发技术，该方法由于吸收体与水体存在直接接触，导致吸收体吸收的大部分热量以热传导的方式快速散失到水体中，极大降低了蒸汽生产效率。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置，能够实现高效水蒸发，同时能量利用效率高。

本发明的目的之二是提供上述可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置的制作方法，制作成本低。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置，包括蒸发部分、冷凝部分和产电部分，所述蒸发部分置于盛水槽中，所述蒸发部分对应盛水槽的上方垂直设置有一支撑壳体，所述支撑壳体的截面为直角三角形，所述蒸发部分包括吸光层、输水层和热阻层，所述吸光层为负载光热转换材料的基体材料，所述吸光层设置在热阻层的上表面，所述输水层设置在热阻层的四个侧面，所述冷凝部分包括多个均匀涂覆超疏水膜的热管，所述热管的热端插入支撑壳体的直板面，热管的冷端插入蒸发用水体中，所述产电部分包括多个半导体制冷片和蓄电池，所述半导体制冷片安装在所述支撑壳体的直板面，多个半导体制冷片与蓄电池串联构成储电回路。

优选的，所述光热转换材料为碳基光吸收体材料或等离激元金属材料，所述基体材料为纱布或滤纸。

更优选的，所述碳基光吸收体材料为碳黑、石墨、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种，所述等离激元金属材料为Au、Ag、CuO中的一种或多种。

优选的，所述输水层为纱布、无纺布或滤纸。

优选的，所述热阻层为XPS保温板或EPS保温板。

本发明还提供上述可实现淡水-盐-电联产的太阳能海水淡化装置的制作方法，包括以下步骤：

(1)制作蒸发部分：

首先配制具有良好稳定性的分散剂溶液，向其中加入光热转换材料并超声混合；再将基体材料放入溶液中浸泡，干燥得到吸光层；最后将吸光层粘贴于热阻层上表面，并在热阻层侧面粘贴输水层；

(2)制作冷凝部分：

分别配制铸膜液1和铸膜液2；将热管放入铸膜液1中浸泡，待成膜后取出，干燥后再放入铸膜液2中浸泡，待成膜后取出并干燥；

(3)制作产电部分：

首先将半导体制冷片连接固定，在连接处涂覆一层热阻材料以减少散热；在制冷片两端接入用电回路；将制冷片与蓄电池连接，构成储电回路；