[发明专利]基于气液界面加热的太阳能海水淡化装置及应用

说明书

本发明涉及一种基于气液界面加热的太阳能海水淡化装置及应用，装置包括：用于储藏海水的容器；卡接在所述容器内壁上的隔热块；设置在隔热块上的吸水材料；吸附在吸水材料上的黑色吸光材料；以及用于将海水输送到吸水材料的吸水机构。该装置能够提高太阳能海水淡化的速率。

技术领域

本发明属于太阳能海水淡化领域，具体涉及一种基于气液界面加热的太阳能海水淡化装置及应用。

背景技术

随着社会工农业的迅速发展，人口的剧增，人们对水资源的需求日益增长。与此同时，带来的水污染问题也更加严重，这使得原本就已经非常稀缺的清洁、安全的淡水资源更加缺乏。

目前，解决淡水资源短缺问题的有效方法是海水淡化、长距离输水、以及水资源(污废水)的再生利用。相比于另外两种方法，海水淡化能够提供充足的水量和优质的水质，近年来被越来越多的国家采用。

传统的海水淡化法主要可分为相变法和非相变法两大类，具体的主要包括多级闪蒸法、反渗透法、电渗析法等。遗憾的是，这些方法都具有一个比较明显的共同缺点，那就是能耗巨大。在化石燃料供应短缺、能源价格飞涨、环境质量不断恶化的今天，利用新型的清洁可再生能源进行清洁水生产就成为了一个重要的研究发展方向。

通过分析比较世界上太阳能的分布情况，可以发现，缺水地区一般都拥有更加丰富的太阳能资源，因此利用太阳能对海水进行淡化成为了水危机以及环境污染困境下解决水资源短缺问题的重要手段之一。

常规的太阳能海水淡化法均是将太阳能转化为热能或者电能，通过对整体水的加热来促进水分蒸发，需要耗费大量的能量。研究表明，蒸发是一个表面过程，它只发生在空气和水的界面处，只要加热表层水即可达到同样的水蒸发效果，因此可以大大节省能源。如果光直接照射到水表面会发生反射或者折射，太阳能的利用率就会明显降低，如果在气液界面处增加一层高效的吸光材料那么就能显著提高太阳能的利用率，从而加速表面蒸发的过程。目前，如何提高气液界面加热太阳能海水淡化的速率已成为了国内外研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于气液界面加热的太阳能海水淡化装置，用于提高太阳能海水淡化的速率。

本发明所提供的技术方案为：

一种基于气液界面加热的太阳能海水淡化装置，包括：

用于储藏海水的容器；

卡接在所述容器内壁上的隔热块；

设置在隔热块上的吸水材料；

吸附在吸水材料上的黑色吸光材料；

以及用于将海水输送到吸水材料的吸水机构。

本发明通过对装置的结构进行设计，当太阳光照射在黑色吸光材料上，利用黑色吸光材料的强吸光性，将光能转化为热能；同时利用隔热块将蒸发面和水体整体分离，隔热块可以有效地阻止热量传入下方的水体中；利用吸水机构作为输水渠道，将海水输送到吸水材料上。根据气液界面加热原理，利用太阳能转化而来的热能对吸收上来的界面水进行加热，由于界面水总量m很小，由公式Q＝cmΔt可以知道，界面水的温度快速上升，因此大大提高了界面水的蒸发速度。

本发明所述隔热块为泡沫块或海绵块。

作为优选，所述隔热块过盈配合在所述容器的内壁上。隔热块可以固定在特定的高度，保证界面水与太阳光的光照高度固定，实现光照的稳定。

本发明所述吸水材料为无尘纸。

本发明所述无尘纸包覆在隔热块上。

本发明所述黑色吸光材料选自炭黑粉末、黑色TiO_x粉末或者黑色MoS₂粉末。