[发明专利]用于从气体中吸收水的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从气体中提取水或用于净化水的装置和方法，以及该装置的用途。

背景技术

获得清洁的水对于人类和动物来说是至关重要的，且随着人口的增长、人们生活方式的改变以及灌溉用水的增长，目前在世界的大部分地区水是一种短缺的日用品。

淡水的主要来源是地下水、河流和湖泊。这里指的水不含盐，且仅需通过低能量需求的处理去除污垢和细菌被净化以能够用作饮用水或者能够在农业中使用。难以更深入地探测地下水以及缺乏其它可利用的天然淡水储备的国家必须从海洋中获取淡水。在海水可被人类用作饮用水或者被用于农业灌溉之前，首先必须利用需求能量的脱盐处理对海水进行脱盐。如今，能源基于矿物燃料，该矿物燃料会以污染的形式破坏环境，并加剧全球变暖。另外，该脱盐处理产生对动、植物都有剧毒的高盐度的剩余产品。

一种避免获得淡水的所述缺点的可选的方式是利用从空气中得到的水。如今已有多种已知且可利用的技术来从空气中凝结水。这些技术通常基于能结合空气中的水分的吸湿性材料。随后，通过在多个循环中的加热和冷却，水可以以液体的形式从吸湿性材料中保留下来。在这些处理中，对空气分别进行的加热和冷却需要相对大的能量。因此对于从海水中大量生产淡水来说，这并不是有竞争力的选择。

现有技术包含多种不同的从空气中提取水的方法。DE102006038983涉及一种使用具有吸湿性盐的流体吸附剂的方法以及一种压力产生单元。CN101100866和RU2230858都描述了需要多个冷却系统的系统，而WO9907951涉及一种具有将蒸汽排出至冷凝器的真空泵的系统。US2,138,689涉及一种通过在夜间将木材暴露于空气中而从大气中获取水的方法。木材随后被放置于封闭的空间中，在该空间中空气和木材由太阳加热。该加热后的空气中充满水分，且该空气流过通道至冷凝器，然后液化的水被收集。该空气返回至封闭的空间以获取更多的水分。

发明内容

本发明涉及一种用于产生水和净化水的装置和方法以及该装置的用途。本发明相当大地降低了从空气中凝结水的处理所需的能量的量。本发明利用空气的热力学特性，例如利用空气的在不同的压力下在密封的容器中将水保持为气相的能力。由于该处理需要的从空气中凝结水的能量基本上比目前的方法少，因此每单位生产的水需要的能量减少。

当容器打开时，吸湿性材料暴露于连续或不连续的气流，从而与被该材料吸收的水分保持接触。吸湿性材料可吸收的水的量依赖于例如材料特性、温度和气体的相对湿度。

本发明的一个方面是一种用于从气体中提取水的装置，其包括具有至少一个能密封的开口的容器、至少一个盖、能量传送装置和至少一种吸湿性材料，其中所述容器由导热材料制成。

在另一个实施方式中，所述容器的壁完全地或部分地由吸湿性材料制成或覆盖。

在另一实施方式中，风扇或泵推动气体流入容器中。

另一实施方式包括能量传送装置，能量传送装置使用微波炉原理或者使用来自于经过电阻金属丝的电流的热或者太阳能。

另一实施方式包括一种用于密封盖的控制机构。控制机构响应吸湿性材料中被吸收的水的量，并与能量传送装置连接。

在另一实施方式中，所述盖是止回阀，其能够由气流打开，例如通过风扇或泵或风促进，并当气流停止时关闭。

本发明的第二个方面涉及将上述装置用于供水、灌溉、产生水、室内气候设施、空气调节或者除湿。

本发明的第三方面涉及一种从气体中提取水的方法，所述方法使用包括至少一个开口的容器、至少一种吸湿性材料、至少一个能量传送装置以及至少一个盖，所述方法包括：

将包含水的气体提供至所述容器；

将水吸收至所述吸湿性材料上或吸收至所述吸湿性材料中；

利用所述盖密封所述容器；

加热所述吸湿性材料，直至所述容器中的所述气体充满气相水；

继续加热，直至所述吸湿性材料中保持的被吸收的水在不先蒸发的情况下液化。

在另一个实施方式中，通过风扇或泵或风促进所述气体的提供。

在另一个实施方式中，密封的容器中的压力被降低。

在另一个实施方式中，气体以连续的或不连续的方式被冷却，以保持气体和被吸收于吸湿性材料的水之间的温差。可使用冷却装置主动地完成冷却或者通过制成容器的导热材料被动地完成冷却。