[发明专利]一种全自动海面漂浮式太阳能海水淡化-收集一体化设备

说明书

本发明公开了一种全自动海面漂浮式太阳能海水淡化‑收集一体化设备，包括由若干漂浮于海面上的太阳能海水淡化装置组成的淡水产生部分，以及由分别与各太阳能海水淡化装置连接的若干淡水输出管、与各淡水输出管连接的淡水回收总管组成的淡水收集部分，在太阳能海水淡化装置内分别设有用于检测淡水液位的传感器，在各淡水输出管上均设置有用于控制淡水输出的水泵及电磁阀，还包括控制器，所述控制器通过信号分别与传感器、水泵及电磁阀连接。本发明利用控制器、水泵、电磁阀以及液位传感器等信号自动控制淡水的快速收集及输送，能够应对海上恶劣多变的环境变化，实现了目前海水淡化领域无法对海水淡化进行自动化的产业应用以及高产能作业的目的。

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，尤其涉及一种全自动海面漂浮式太阳能海水淡化-收集一体化设备。

背景技术

随着人类活动向海洋深处的扩展，无论是远洋航运还是海岛开发，人们迫切需要摆脱依靠陆上淡水补给的束缚，而渴望经济、有效、简洁地从海洋直接获取人类生产活动、生活活动所需要的淡水；随着海洋资源开采活动国际竞争的加剧，再加上海洋、礁岛等疆土的国际争夺预演愈烈，致使海上海水淡化装备及其技术成为了各国确保未来竞争优势的重要支撑。近年来，太阳能驱动的界面水蒸发技术引起了学术界和工业界的广泛关注，其可以实现生态友好、低成本、安全、不依赖电力的海水淡化，并被认为是生产纯水的绝佳选择，成为缓解迫在眉睫的淡水短缺危机最有前途的方法之一。为了解决上述问题，基于光热蒸发技术的太阳能界面蒸发器问世。考虑到蒸发水总量与蒸发速率正相关，追求高的水蒸发速率已成为太阳能界面蒸发的研究热点。为了提高蒸发速率和效率，人们一直致力于合成高效的光热转换材料、优化蒸发器的功能结构。目前报道了可应用于界面蒸发的多种光热材料，但光热材料的优化只能有限的提高蒸发速率，使其接近二维(2D)平面蒸发器的理论蒸发极限(1.47kg·m-2·h-1)。

由于表面蒸发技术主要是充分利用自然界因素如光照、风速、空气相对湿度等。如果要提高蒸发速度，理论上只能三种手段，一是提高液体温度，温度越高，蒸发速度越快；二是加快水面上的空气流速；三是加大蒸发液体的表面积。以上三种方式，两种方式对于太阳能界面蒸发实际应用本身来说，通过人为方式加热或提高空气流速，投资和能耗都会极高，显然不现实，所以，只能通过日照的方式提高水温和依靠自然风力，所有很难通过前两种手段提高海水的蒸发速度。对于第三种方式，增加液体蒸发的表面积而言，海水界面蒸发是表面蒸发，面积越大自然蒸发速度就越快，但是太阳能界面蒸发器与投资是成正比，太阳能界面蒸发器不可能无限大。通过对以上问题的分析，如果能通过其他方式提高界面蒸发器的蒸发表面积，是目前可行的方式。上述平面二维结构的太阳能界面蒸发器蒸发表面积有限，故而限制了水蒸发效率。因此，在之前的平面结构界面蒸发器的基础上，为了突破平面蒸发器的蒸发速率极限，研究者设计了具有更大蒸发表面积的三维(3D)结构蒸发器，具体技术如下：

CN114314719 A提供了一种基于界面蒸发的复合蒸发棒，该蒸发棒包括光热转换层和供水层，且光热转换层包裹着供水层。底部供水式蒸发棒：将复合蒸发棒插入待处理水源中，通过聚苯乙烯泡沫中间的孔洞固定在水面上，底部浸没在给水中，在毛细作用下不断向光热转换层供水。顶部供水式蒸发棒：将待处理水源装入蒸发棒顶部的储水容器中，使其在毛细作用和重力作用下向光热转换层供水。本专利提出的复合蒸发棒蒸发通量远高于常规蒸发材料可实现的单位占地面积下的蒸发通量，具备高效蒸发、低成本、可持续的优点。

CN114506892 A公开了一种光热界面蒸发器及其制备方法和应用。所述光热界面蒸发器，包括：基座，所述基座为亲水性基座，具有承载面，所述承载面为呈阵列分布的多个尖状凸起的上表面；和光热膜，位于承载面之上。本发明通过呈阵列分布的多个尖状凸起控制承载面的总面积，可以大幅缩小基座与光热膜之间的接触面积，有效降低从光热膜到基座之间的热传导，构成具有低热耗散、高热聚积的光热界面蒸发器。相比于常规蒸发器，该光热界面蒸发器有效抑制了热耗散，改善了热聚积，提高了光热界面蒸发体系的蒸发速率和能量效率，可以将蒸发速率提高10-100％。