[发明专利]用于水蒸发的方法和装置

说明书

太阳能系统(200)，包括支撑部分(201A)，以及具有泵送层(212)和光热层(214)的蒸发部分(201B)。支撑部分(201A)将流体(222)泵送到蒸发部分(201B)，泵送层(212)基于太阳能使流体(222)蒸发；并且光热层(214)与泵送层(212)隔绝。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月24日提交的标题为“METHOD AND DEVICES FORENHANCED WATER EVAPORATION FROM SALTY AQUEOUS SOLUTION BY USING SUNLIGHT ASENERGY SOURCE,”的美国临时专利申请No.62/576,251的优先权，其公开内容通过引用结合在本文中。

背景技术

技术领域

本文公开的主题的实施例总体上涉及用于水蒸发的方法和装置，并且具体地说，涉及用于使用阳光作为能源来增强来自盐水溶液的水蒸发的方法和系统。

背景技术的讨论

阳光是最丰富、易获取的可再生能源。每年入射到地球表面的太阳能是当前全球每年能源消耗的10⁴倍。利用太阳能的有前途的选择之一是太阳能驱动的水蒸发，也称为太阳能蒸汽发电。这种方法被广泛用于各种应用中。最重要的应用是太阳能蒸馏，它利用太阳能驱动的水蒸发产生蒸汽，然后收集冷凝水作为淡水。

太阳能蒸馏能够有效处理各种水源，包括海水、工业废水、盐水、微咸水等。与其他与水有关的技术不同，太阳能蒸馏不涉及任何运动部件、电子装置和高压操作，这使得它具有吸引力和经济性，尤其是对于中小型应用。太阳能驱动的水蒸发过程在许多类型的除水过程中也具有巨大的潜力，例如废水处理，以减少废水的体积，并且附带获得淡水，尤其是在石油和能源领域。

如图1所示，常规的被动式太阳能蒸馏器100(见“Renewables:Wind,Water,andSolar,”A comprehensive decade review and analysis on designs and performanceparameters of passive solar still,2015年12月)具有保持水104的容器102。吸收阳光108的黑色光热涂料106涂覆在容器102的底部。容器102的顶部覆盖有玻璃110，以允许阳光进入容器内部并且加热水。水源104位于光热涂料106的顶部上。阳光108在到达底部光热层106之前穿过玻璃盖110进入并且首先撞击水面。由于直接暴露在阳光下以及由于光热涂料106释放的热，整个水源104在白天期间被缓慢加热。

水源104的一部分蒸发形成蒸汽112，蒸汽向上移动并且到达玻璃盖110。由于玻璃盖比水蒸气冷，水蒸气在玻璃盖上凝结，从而形成冷凝水114。冷凝水114包括纯净(蒸馏)水。来自水源104的所有杂质和/或盐都留在水源中。净化的水114由于重力(玻璃盖倾斜)而落到输出部116。这样，净化的水与水源104分离。注意，水源104可以是水和任何其他物质的混合物。

这不是零液体排放过程，因为浓缩的水源水104必须在光热层106的顶部形成盐晶体之前进行处理，以避免清洁操作。此外，在如图1所示的常规太阳能蒸馏器中，随着水蒸发的进行，水源104中的盐浓度增加，这不希望地降低了水蒸发速率，因此降低了系统的性能。

在工业实践中，选择去除盐水，而不是在以太阳能蒸馏为基础的操作中完全干燥水源水。少量盐水的去除不是问题，但大规模的盐水去除是一个巨大的挑战，因为在陆地或海洋上持续清除高浓度的盐水会导致土壤盐碱化，影响植被并且影响海洋生物的健康。当前大多数清洁水生产技术，例如反渗透(RO)、膜蒸馏(MD)、离子交换等，都会产生大量盐水废水，使用这些技术的水生产厂在盐水去除管理方面都面临着巨大的挑战。