[发明专利]基于集热储热一体化的太阳能海水淡化装置

说明书

本发明公开了一种基于集热储热一体化的太阳能海水淡化装置，包括海水蒸发器、气泵、温差发电装置、淡水收集箱、电加热棒以及真空储水罐，其中，海水蒸发器的蒸汽出口通过第一导气管与气泵连接，海水蒸发器的海水出口通过供水管与真空储水箱连接，电加热棒安装于真空储水箱内部，真空储水箱的蒸汽出口通过第二导气管与气泵连接，气泵与温差发电装置连接，温差发电装置的热端底部设有与淡水收集箱连接的冷凝水出水口。本发明提出的太阳能海水淡化装置，将光热转换材料和相变储能材料进行一体化设计，使太阳能海水淡化过程中的能量得到充分利用。

技术领域

本发明涉及海水淡化领域，尤其涉及一种基于集热储热一体化的太阳能海水淡化装置。

背景技术

我国水资源总量约为28000亿m³，占世界水资源总量的6％左右，由于人口众多，人均占有量仅为世界人均占有量的1/4，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。随着我国经济的发展，水资源供给压力会进一步扩大，严重地影响城市的建设和社会的发展。解决淡水资源短缺的问题，最重要、最有效的途径之一就是进行海水淡化。但由于太阳能海水淡化系统以光源作为输入能源，使得能源的稳定性、均一性较低，因此仅依靠单一热源的海水淡化系统稳定性较差，并且蒸馏过程中产生的蒸汽凝结潜热未能得到有效利用，致使能量损失到大气环境中。

伴随着可再生能源的开发和利用，储能技术因其可以协调能源供需间匹配、平抑电源侧波动、实现可再生能源的有效分配和利用引起各国的关注和青睐。储热技术主要包括显热储热、相变储热、热化学/吸附储热技术等。其中，相变储热主要依靠相变材料在相变过程中吸收和释放热量的特性来进行储热和释热，具有储热密度高，储热工艺简单成熟的优点，发展潜力巨大。此外，相变蓄放热过程基本保持恒温，可以减少储热和释热过程中能量的损失。

温差热发电技术是利用高、低温热源之间的温差，采用低沸点工作流体作为循环工质，通过热源加热循环工质产生的蒸汽推动透平机发电。近年来，国内在温差发电芯片上的研究越来越多，使得温差发电技术逐渐趋于成熟。所以将温差发电技术用在海水淡化蒸汽潜热的回收利用中可以真正实现光能、热能、电能的一体化循环。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于集热储热一体化的太阳能海水淡化装置，旨在利用温差发电技术使太阳能海水淡化过程中所产生的蒸汽余热得到合理利用。

为实现上述目的，本发明提供一种基于集热储热一体化的太阳能海水淡化装置，包括海水蒸发器、气泵、温差发电装置、淡水收集箱、电加热棒以及真空储水罐，其中，

所述海水蒸发器的蒸汽出口通过第一导气管与气泵连接，海水蒸发器的海水出口通过供水管与真空储水箱连接，电加热棒安装于真空储水箱内部，真空储水箱的蒸汽出口通过第二导气管与气泵连接，气泵与温差发电装置连接，温差发电装置的热端底部设有与淡水收集箱连接的冷凝水出水口。

优选地，所述海水蒸发器内部安装有多块中空设置的集热板，集热板内部中空层封装有相变储热材料。

优选地，所述海水蒸发器为密闭腔体内，多块集热板呈螺旋阶梯式布置于海水蒸发器内部。

优选地，所述集热板上表面涂覆有多孔结构的集热层，该集热层采用亲水性黑色材料制成。

优选地，所述亲水性黑色材料为生物质碳材料掺杂CuS-CNTs(Carbon nanotube，碳纳米管)复合材料，生物质碳材料和CuS-CNTs复合材料的混合物通过物理固相沉积法形成集热板表面的集热层，所述CuS-CNTs复合材料为通过水热法将CuS颗粒沉积在碳纳米管，所述生物质碳材料通过对木材进行高温碳化和机械球磨制备而成。

优选地，所述海水蒸发器的顶部安装具有聚光作用的菲涅尔透镜。

优选地，所述电加热棒外表面镀有耐海水腐蚀层，电加热棒通过供电装置与温差发电装置电连接。