[发明专利]一种太阳能水蒸发材料

说明书

本发明属于能量转换材料技术领域，具体的，涉及一种太阳能水蒸发材料。本发明的太阳能水蒸发材料，包括了三层结构：光热转换层、传热层和水蒸发层，其中的光热转换层具有较好的光热转换能力，与传热层界面结合稳定，具有较低的热阻，其中的传热层为高导热材料形成的多孔骨架，蒸发层直接生长在传热骨架上。本发明水蒸发材料的制备方法操作简单、方便，易于实现，并且能够获得比表面积较大、水蒸发速率较高的水蒸发材料，因此有利于大规模生产。本发明的太阳能水蒸发材料，是一种具有光热‑水蒸发界面分离的光热水蒸发材料，具有广泛的应用前景，例如海水淡化设备、相变产水装置等等，可以快速实现海水蒸发，且操作简单方便，易于实现。

技术领域

本发明属于能量转换材料技术领域，具体的，涉及一种太阳能水蒸发材料。

背景技术

全球过半人口面临着水资源短缺问题。目前，很多污水处理技术，例如吸附法、超过滤、膜蒸馏技术、反渗透、电渗析法和太阳能海水淡化等被广泛研究将不可用水变成可用水来解决水资源短缺问题。太阳能海水淡化是一种新型绿色的净水技术，通过将太阳能转变为热能，促进待清洁水的相变蒸发，实现清洁水蒸气的生产。

利用太阳能海水淡化的历史较为悠久，近年来，通过将热量限制在光热界面，对超薄层水体进行加热蒸发成为主流方式，实现了较高的能量利用效率。然而，在这一设计中，入射光线与产生水汽发生不可避免的交错，造成了对入射光线的影响。同时，设备必须保证透光性，大幅度限制了可用材料的选择。这导致了对光线利用效率的低下，同时带来了冷凝收集水蒸气的不便。

发明内容

本发明的目的是提出一种太阳能水蒸发材料，以解决相关技术中的技术问题，使该水蒸发材料可以适用于海水淡化，或用于制备相变产水装置或用于海水淡化的水处理设备。

本发明提出的太阳能水蒸发材料，其制备方法包括以下步骤：

(1)将多孔金属泡沫与金属箔面对面相对固定，得到一个由金属泡沫层和金属箔层组成的双层金属骨架；所述的金属箔层的厚度为0.05～5mm，所述的金属泡沫层的厚度为0.5～50mm，金属泡沫层的孔隙率为50％～99％，金属泡沫层的平均孔径为0.2～4mm；所述的金属泡沫层与金属箔层固定的方式为焊接或导热胶粘接，焊接时焊层厚度0～5mm，导热胶粘接时粘接层厚度0.5～5mm；

(2)在步骤(1)制备的三层金属骨架的金属箔层表面制备吸光表面，构成光热转换层；

在金属箔层表面通过刮涂或喷涂方式，涂布黑体涂料，以形成黑色吸光表面，涂层厚度为10～1000μm；

或：采用激光直写的方式，在金属箔层表面进行加工，使金属箔层表面粗糙化，得到光吸收微结构；

(3)将亲水高分子材料的水溶液滴入到步骤(2)的金属泡沫层中，在－30℃～－60℃下真空干燥30～60小时，进行冷冻干燥，在金属泡沫层中得到多孔亲水高分子蒸发结构，从而制备得到太阳能水蒸发材料。

本发明提出的太阳能水蒸发材料，其优点是：

本发明的太阳能水蒸发材料，包括了三层结构：光热转换层、传热层和水蒸发层其中的光热转换层具有较好的光热转换能力，与传热层界面结合稳定，具有较低的热阻，其中的传热层为高导热材料形成的多孔骨架，蒸发层直接生长在传热骨架上。本发明详细公开了水蒸发材料的制备方法，将多孔金属泡沫的一侧焊接在金属箔上。通过激光加工的方式在金属箔表面形成吸光结构。将多孔金属泡沫浸泡在亲水性高分子的溶液中，通过冷冻干燥的方式得到多孔水蒸发层。本发明制备方法操作简单、方便，易于实现，并且能够获得比表面积较大、水蒸发速率较高的水蒸发材料，因此有利于大规模生产。本发明的太阳能水蒸发材料，是一种具有光热-水蒸发界面分离的光热水蒸发材料，具有广泛的应用前景，例如海水淡化设备、相变产水装置等等，可以快速实现海水蒸发，且操作简单方便，易于实现。

附图说明

图1是本发明实施例1的太阳能水蒸发材料的数码照片图。