[发明专利]太阳能取水发电装置及取水发电方法

权利要求书

1.一种太阳能取水发电装置，其包括，

海水水箱，其储存海水，所述海水水箱设有朝向太阳光的开口；

淡水水箱，其储存冷凝后的淡水；

冷凝取水单元，其包括聚光冷却板和淡水收集通道，用于聚集太阳光的所述聚光冷却板封闭包围所述开口，所述海水水箱和所述聚光冷却板之间形成至少一个淡水收集通道，所述淡水收集通道液体连通所述淡水水箱；

发电单元，其漂浮于所述海水表面，所述发电单元包括，

阳离子交换膜，其包括产生光电泊效应的半导体薄膜主体、设在所述半导体薄膜主体朝向聚光冷却板的第一侧的纳米颗粒和用于从第二侧输送海水到第一侧的毛细输水导管，所述半导体薄膜主体设有阳离子选择性通道，其中，所述半导体薄膜主体由氮化碳或其衍生物制成，厚度不超过300 mm，

外电路，其包括分别设在第一侧的第一电极和设在第二侧的第二电极，其中，太阳光经由所述聚光冷却板照射所述阳离子交换膜以及纳米颗粒，使得第一侧的第一温度、第一海水浓度和第一电势高于相对于第一侧的第二侧的第二温度、第二海水浓度和第二电势，蒸发的海水冷凝后经由所述淡水收集通道进入所述淡水水箱，阳离子经由所述阳离子选择性通道从第一侧定向迁移到第二侧以形成离子电流，外电路的电子从第一电极流向第二电极生成电流, 所述阳离子选择性通道为锥形孔或梯形孔通道，通道的最窄处直径为15-30nm，通道最宽处直径为70-100 nm, 所述开口设在海水水箱中尺寸最大的一侧上，其中，所述纳米颗粒包括金、银或其衍生物，纳米颗粒的尺寸为10-100 nm。

2.如权利要求1所述的一种太阳能取水发电装置，其中，当第一温度和第二温度的温度差、第一海水浓度和第二海水浓度的浓度差、和/或第一电势和第二电势的电势差处于预定范围时，阳离子选择性通道变窄到预定阈值范围内使得通道内仅通过阳离子。

3.如权利要求1所述的一种太阳能取水发电装置，其中，所述阳离子选择性通道包括带负电荷的表层。

4.如权利要求1所述的一种太阳能取水发电装置，其中，所述毛细输水导管固定于阳离子交换膜中，由中空且亲水的碳纤维复合材料制成，单根导管孔径不超过0.1mm。

5.如权利要求1所述的一种太阳能取水发电装置，其中，用于透过太阳光并冷却水蒸气的所述聚光冷却板由高透光树脂制成，其与水平方向夹角大于45°。

6.如权利要求2所述的一种太阳能取水发电装置，其中，预定阈值范围为2-15 nm，所述外电路包括开关、电流测量单元或电压测量单元。

7.一种权利要求1-6中任一项所述的一种太阳能取水发电装置的取水发电方法，其包括以下步骤，

第一步骤，第二侧的海水经过毛细输水导管的毛细力持续输送到第一侧，

第二步骤，太阳光经过聚光冷却板照射阳离子交换膜，其中，照射第一侧的纳米颗粒以发生局域表面等离子共振，纳米颗粒吸收光能并转化为热能，加热第一侧的海水并产生蒸汽，照射半导体薄膜主体以发生光电泊效应，

第三步骤，蒸汽在冷凝取水单元中的聚光冷却板处与外界空气换热而冷凝，所得冷凝水经过淡水收集通道进入淡水水箱，实现冷凝取水，第一侧的第一温度、第一海水浓度和第一电势高于相对于第一侧的第二侧的第二温度、第二海水浓度和第二电势，

第四步骤，在温度差、浓度差和电势差的共同作用下，阳离子经由所述阳离子选择性通道从第一侧定向迁移到第二侧以形成离子电流，外电路的电子从第一电极流向第二电极生成电流。