[发明专利]一种利用薄膜以及石墨颗粒蒸发的太阳能蒸发器

说明书

本发明属于太阳能利用装置领域，并公开了一种利用毛细薄膜以及石墨颗粒促进蒸发的太阳能蒸发器，包括防水隔热泡沫边界体、绝热泡沫基底、毛细膜和石墨颗粒层，防水隔热泡沫边界体上水平设置有滑槽；绝热泡沫基底卡装在滑槽上；每相邻的两绝热泡沫基底之间分别设置第一毛细膜；所有绝热泡沫基底顶部均覆盖第二毛细膜；石墨颗粒层铺在第二毛细膜的顶部。本发明将绝热泡沫基底放在第二毛细膜下以减少因加热泡沫下的水体导致的热量损失，第一毛细膜和第二毛细膜可以补偿蒸发损失，水通过毛细效应从第一毛细膜被输运到石墨颗粒层，被太阳能加热并蒸发，绝热泡沫基底可以阻断从石墨颗粒层和第二毛细膜向泡沫下的水体的热量传导，有助于提高蒸发效率。

技术领域

本发明属于太阳能利用装置领域，更具体地，涉及一种太阳能蒸发器。

背景技术

太阳能是一种丰富的、对环境友好的可再生能源。利用它来部分代替化石能源有利于缓解环境污染，全球变暖等问题。因而如何高效利用太阳能成为全球性的课题。

作为众多的太阳能利用方向中的一种，太阳能蒸汽发生技术已经有了许多实际的运用，例如脱盐作用、水的净化、油回收等等，为了提高效率，许多工作也应运而生。

在过去数十年出现了许多收集太阳能用于蒸发的工作，传统的蒸发器利用一块黑色平板吸收太阳能并加热水，使其蒸发。尽管研究者们在此基础上做了许多改进，发展出了许多不同种类的太阳能蒸发器，例如阶梯式蒸发器和倾斜芯型蒸发器，但由于大量热损失使得传统的蒸发器的效率通常都低于50％。

为突破蒸发效率这一瓶颈，一些研究开始尝试了纳米技术。例如将高吸收率的纳米颗粒分散在水中例如ZnO(氧化锌)、Al₂O₃(氧化铝)、CuO(氧化铜)、Au(金)、graphene(石墨烯)。在光照强度分别为10kw/m²和220kw/m²条件下蒸发效率分别可以达到69％和80％。虽然这种方法提高了蒸发效率，但是纳米颗粒在水中有聚集沉降的趋势，这对于纳米流体的稳定性是巨大的考验；为了取得好的蒸发效果，高强度的光照要求增加了系统的造价与复杂度；同时纳米颗粒的花费不菲、纳米尺寸的颗粒对环境也可能存在一些影响，这些原因都制约了其实际应用。

另一种可增强蒸发的方法是热局域化蒸发，也就是将吸收的太阳能集中在蒸发表面的薄层内以减少热损失，同时可以使该区域的水保持在较高的温度，从而实现高效率的蒸发。该方法主要依靠亲水的多孔膜或泡沫材料。如由膨胀石墨和碳多孔泡沫组成的双层结构，膨胀石墨用于吸热，碳多孔泡沫用于绝热，使热量集中在蒸发面，这样可使蒸发效率在光照强度为1kw/m²时达到67％。或是使用附着有Al(铝)纳米颗粒的Al₂O₃(氧化铝)纳米多孔膜，在光照强度为6kw/m²的情况下可将效率提高至91％。但是这些方法对于薄膜或泡沫材料有很高的要求，因材料花费很高，难以在实际生活中应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种利用毛细薄膜以及石墨颗粒促进蒸发的太阳能蒸发器,其成本低、效率高，能快速有效地利用太阳能蒸发水分。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种利用毛细薄膜以及石墨颗粒促进蒸发的太阳能蒸发器，其特征在于，包括防水隔热泡沫边界体、绝热泡沫基底、毛细膜和石墨颗粒层，其中，

所述防水隔热泡沫边界体上水平设置有用于容纳所述绝热基底的滑槽；

所述绝热泡沫基底设置有多个，这些绝热泡沫基底均卡装在所述防水隔热泡沫边界体的滑槽上并且均外露于所述防水隔热泡沫边界体；

每相邻的两绝热泡沫基底之间分别设置第一毛细膜，并且第一毛细膜的底端低于绝热泡沫基底的底端，以便第一毛细膜的底部浸入水中；

所有绝热泡沫基底的顶部均覆盖第二毛细膜，所述第二毛细膜与第一毛细膜接触；