[发明专利]一种基于界面加热的全天候海水淡化装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于界面加热的全天候海水淡化装置及方法，装置包括浮箱、淡水回收模组、光‑电界面加热模组和波浪能发电模组，淡水回收模组包括集水槽和斜式冷凝面，光‑电界面加热模组包括导电吸光层和隔热支撑体，波浪能发电模组包括波浪能发电装置和蓄电池组。本发明在日光充足时，利用太阳能和波浪能发电装置加热导电吸光层，使海水能够高效蒸发，同时为蓄电池组充电；在日光不足时，利用波浪能发电装置和蓄电池组加热导电吸光层，使装置在光线不足的条件下也能连续工作，实现全天候海水淡化。

技术领域

本发明涉及海水淡化领域，具体涉及一种基于界面加热的全天候海水淡化装置及方法。

背景技术

当今世界，随着人口急剧增长和水污染日益严重，淡水资源紧缺问题正成为人类社会面临的主要危机之一。地球上有着丰富的海水资源，海水淡化技术是获得清洁淡水的有效途径，有望解决日益严重的水资源危机。

常规的热蒸发海水淡化方法是通过对整体水的加热来产生水蒸汽，能耗高。而蒸发是一个表面过程，仅需要加热表层水即可实现蒸发，从而提高蒸发效率和节省能源。

太阳能界面加热海水淡化技术，通过提高吸收体的光吸收能力和调控热分布来提高蒸发效率。研究人员开发出许多具有广泛吸收光谱的太阳能吸收材料，以提高光热转换效率。然而真正限制太阳能界面加热技术应用的原因主要有两方面：(1)在阳光充足的白天，即使光热效率达到100％，装置的蒸发速率也受太阳辐照总强度的限制，因此，除了提高光热效率外，额外输入用于蒸发的能量也是提高产水速率的重要途径。(2)日照时间短、日照分布不均匀使得蒸发系统无法全天候连续工作，因此解决弱光条件下的连续蒸发产水问题，提高日产水量显得尤为重要。

同样利用清洁能源的波浪能海水淡化系统，利用波浪能发电然后通过渗析、蒸发等方式制备淡水。但单一的波浪能海水淡化系统存在效率低，产水速率慢的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于界面加热的全天候海水淡化装置及方法，利用太阳能和波浪能分别对界面进行光加热和电加热，实现全天候海水淡化。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于界面加热的全天候海水淡化装置，包括浮箱、淡水回收模组、光-电界面加热模组和波浪能发电模组；

淡水回收模组包括集水槽和斜式透明冷凝面，斜式透明冷凝面设置在浮箱顶部，与浮箱构成封闭空间，集水槽设置在浮箱内部，并与斜式透明冷凝面底部相接；

光-电界面加热模组包括导电吸光层和隔热支撑体，导电吸光层设置在隔热支撑体上，浮箱底部开有供海水进入箱体内的通孔，隔热支撑体漂浮于浮箱中的海水表面；

波浪能发电模组包括蓄电池组和波浪能发电装置，蓄电池组设置在浮箱内部，波浪能发电装置设置在浮箱外侧，导电吸光层、蓄电池组、波浪能发电装置之间电连接。

作为优选，所述波浪能发电模组还包括浮子、中心管和阻尼器，浮子分布在浮箱外侧，通过中心管与其下方的阻尼器连接，波浪能发电装置固定于浮子上方，波浪能发电装置中的气轮机与中心管连接。

作为优选，所述斜式透明冷凝面材料为玻璃、石英或透明塑料，光学透过率在可见光至近红外波段≥90％。

作为优选，所述斜式透明冷凝面内侧涂有防雾透明涂层，外侧涂有自清洁透明涂层。

作为优选，所述防雾透明涂层为超疏水涂层、超亲水涂层或超亲水、超疏水相间涂层；所述自清洁透明涂层为超疏水涂层。

作为优选，所述导电吸光层的制备方法为：

将高吸水性纤维浸泡在氧化石墨烯分散液中，得到导电纤维，将导电纤维在高温下碳化后成膜，得到导电吸光层；

或者，将高吸水性纤维在高温下碳化后，紧密包裹在铜网上得到导电吸光层；