[发明专利]一种基于疏水氧化泡沫铜的聚热式太阳能海水淡化结构与方法

权利要求书

1.一种基于疏水氧化泡沫铜的聚热式太阳能海水淡化结构，其特征在于，包括：吸水层(1)、隔热层(3)、光吸收层及聚热层(4)；其中吸水层(1)两端均穿过隔热层(3)后浸没在水体(2)中，光吸收层及聚热层(4)位于隔热层(3)上方，吸水层(1)中部位于隔热层(3)和光吸收层及聚热层(4)之间；隔热层(3)充满储水装置(6)，隔绝水体(2)和空气；光吸收层及聚热层(4)为表面疏水且附有GeNPs涂层的氧化泡沫铜。

2.根据权利要求1所述基于疏水氧化泡沫铜的聚热式太阳能海水淡化结构，其特征在于：吸水层(1)中部下方紧贴隔热层(3)，吸水层(1)中部上方紧贴光吸收层及聚热层(4)；吸水层(1)为滤纸或吸水性较好的布类材料；隔热层(3)为聚苯乙烯泡沫。

3.一种基于疏水氧化泡沫铜的聚热式太阳能海水淡化结构，其特征在于，包括：吸水层(1)、隔热层(3)、光吸收层及聚热层(4)和覆盖装置(5)；其中吸水层(1)两端均穿过隔热层(3)后浸没在水体(2)中，光吸收层及聚热层(4)位于隔热层(3)上方，吸水层(1)中部位于隔热层(3)和光吸收层及聚热层(4)之间；隔热层(3)位于水体(2)表面，隔热层(3)的表面积小于水体(2)的表面积，露出部分水体(2)；储水装置(6)顶部设有覆盖装置(5)，覆盖装置(5)完全遮盖储水装置(6)；光吸收层及聚热层(4)为表面疏水且附有GeNPs涂层的氧化泡沫铜。

4.根据权利要求3所述基于疏水氧化泡沫铜的聚热式太阳能海水淡化结构，其特征在于：吸水层(1)中部下方紧贴隔热层(3)，吸水层(1)中部上方紧贴光吸收层及聚热层(4)；吸水层(1)为滤纸或吸水性较好的布类材料；隔热层(3)为聚苯乙烯泡沫；覆盖装置(5)为玻璃片或PMMA盖子。

5.根据权利要求3所述基于疏水氧化泡沫铜的聚热式太阳能海水淡化结构，其特征在于：覆盖装置(5)呈倾斜角度放置。

6.一种如权利要求1所述基于疏水氧化泡沫铜的聚热式太阳能海水淡化结构的淡化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将表面疏水且附有GeNPs涂层的氧化泡沫铜用作光吸收层及聚热层(4)，当光吸收面积大于水蒸发面积时，蒸发区域周边产生的热量集中到光吸收层及聚热层(4)中心的蒸发区域；表面疏水且附有GeNPs涂层的氧化泡沫铜的制备方式为：首先将泡沫铜表面氧化成黑色CuO，然后用GeNPs溶胶粘覆在黑色CuO表面，最后用三氯硅烷处理经过表面氧化和溶胶粘覆后的泡沫铜，使表面疏水；

步骤2、光吸收层及聚热层(4)吸收太阳光热量后，将热量传递到吸水层(1)产生蒸汽，蒸汽通过光吸收层及聚热层(4)内泡沫铜中相互连通的孔排出；

步骤3、采用收集装置收集蒸汽，得到冷凝淡水。

7.根据权利要求6所述基于疏水氧化泡沫铜的聚热式太阳能海水淡化方法，其特征在于：步骤1中光吸收面积为表面疏水且附有GeNPs涂层的氧化泡沫铜的尺寸，水蒸发面积为吸水层(1)的尺寸。

8.一种如权利要求3所述基于疏水氧化泡沫铜的聚热式太阳能海水淡化结构的淡化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将表面疏水且附有GeNPs涂层的氧化泡沫铜用作光吸收层及聚热层(4)，当光吸收面积大于水蒸发面积时，蒸发区域周边产生的热量集中到光吸收层及聚热层(4)中心的蒸发区域；表面疏水且附有GeNPs涂层的氧化泡沫铜的制备方式为：首先将泡沫铜表面氧化成黑色CuO，然后用GeNPs溶胶粘覆在黑色CuO表面，最后用三氯硅烷处理经过表面氧化和溶胶粘覆后的泡沫铜，使表面疏水；

步骤2、光吸收层及聚热层(4)吸收太阳光热量后，将热量传递到吸水层(1)产生蒸汽，蒸汽通过光吸收层及聚热层(4)内泡沫铜中相互连通的孔排出；

步骤3、蒸汽到达覆盖装置(5)后冷凝形成冷凝淡水，部分冷凝淡水通过收集装置收集，剩余冷凝淡水沿覆盖装置(5)的倾斜方向回流至水体(2)。

9.根据权利要求8所述基于疏水氧化泡沫铜的聚热式太阳能海水淡化结构的淡化方法，其特征在于：步骤3中覆盖装置(5)的倾斜角度为10°。