本發明專利技術涉及基于光熱轉化材料與水不接觸的界面蒸發結構以及鹽水分離方式，包括水源、輸水通道、導熱體、未完全覆蓋導熱體朝光面的光熱轉化層。光熱轉化材料未完全覆蓋導熱體朝光面。輸水通道將水源中的水輸送至導熱體裸露位置處的表面形成能快速蒸發的薄水層或液滴。當光熱轉化層將吸收的太陽光轉化為熱量傳遞給其所負載的整個導熱體時會快速加熱蒸發裸露位置處的薄水層或液滴析出所溶解的鹽類物質，達到鹽水分離的目的。本發明專利技術的有益效果是：在蒸發過程中水未接觸光熱轉化材料，所以不會對其造成污染。鹽水可以在傾斜或者垂直以及柱狀結構間隔排列的導熱體裸露表面被加熱蒸發析出結晶鹽，并在重力及外力作用下回收利用。并在重力及外力作用下回收利用。并在重力及外力作用下回收利用。
【技術實現步驟摘要】
一種光熱轉化界面與水不接觸的界面蒸發鹽水分離結構
[0001]本專利技術涉及光熱界面蒸發、海水淡化領域，尤其涉及一種光熱轉化界面與水不接觸的界面蒸發鹽水分離結構。
技術介紹
[0002]由于水資源短缺問題威脅著人類社會的可持續發展。所以越來越多的技術被開發利用于實現海水脫鹽以生產干凈的能被人類利用的水資源。目前，膜過濾和熱蒸餾技術仍然是這一領域的主導。但是這兩項技術的高能耗的缺點影響著能源和環境的可持續性。因此利用綠色能源和可持續能源的脫鹽技術仍然具有強烈的社會需求。光驅動脫鹽技術因為具有較低環境影響而成為一種有前景的技術。在這一技術中，太陽光被轉化為熱量用于加熱海水蒸發脫鹽。當下，光熱技術具有兩種形式，一種是加熱大水體，另一種是僅僅加熱蒸發界面處的薄層水。相對于加熱水體而言，僅僅加熱蒸發界面處的薄層水可以將光吸收產生的熱量局域于蒸發界面處，限制了熱量流失于大水體，因此大大提高了光熱轉化效率。相關文獻有Liu H, Huang Z, Liu K等人在Advanced Energy MateriaIs, 2019, 9(21):1900310.1
?
1900310.17.上刊載的《lnterfacial Solar
?
to
?
Heat Conversion for Desalination》。
[0003]光熱界面蒸發技術的優勢在于大大減少了蒸發過程中的熱損失。因此該技術通常需要利用導水通道等方式將少量海水汲取至光熱轉化材料表面。光熱轉化材料吸收入射光后將光轉化為熱量加熱其四周少量的海水。這一過程雖然有效的減少了熱量向大水體的流失，但是也同樣致使吸收材料容易受結晶鹽的污染而吸光能力下降。去處鹽污的過程又常常難以避免破壞和消耗吸收材料。相關文獻有Xia Y , Hou Q , Jubaer H , 等人在Energy and Environmental Science, 2019, 12(6):1840
?
1847. 上刊載的《Spatially isolating salt crystallisation from water evaporation for continuous solar steam generation and salt harvesting》。
技術實現思路
[0004]本專利技術的目的是為了克服現有技術中吸收材料容易受結晶鹽的污染而吸光能力下降以及結晶鹽不便回收的缺點，提出一種光熱轉化界面與水不接觸的界面蒸發鹽水分離結構。將光熱轉化材料均勻負載于導熱體表面受光照的絕大部分面積，導熱體其余面積不負載光熱轉化材料并制作成傾斜或者垂直以及排列的柱狀結構以便輸水通道將水輸送至其表面后加熱蒸發析出鹽類等溶解物質能在重力及外力作用下回收利用。
[0005]這種光熱轉化界面與水不接觸的界面蒸發鹽水分離結構，包括包括水、輸水通道、光源、光熱轉化材料、導熱體；導熱體表面只被光熱轉化材料部分覆蓋，輸水通道將水輸送至未負載光熱轉化層的導熱體表面形成薄水層或液滴，光熱轉化層將入射光轉化為熱量傳遞給所負載的整個導熱體，同時加熱未負載光熱轉化層的導熱體表面的薄水層或液滴，蒸發析出鹽累等溶解物質在重力以及外力作用下回收利用。
[0006]作為優選：水包括包括無懸浮顆粒的海水、鹽水、淡水以及溶解有可回收利用物質的水。
[0007]作為優選：光熱轉化材料包括可以經噴涂、磁控濺射、刷等方式穩定均勻負載于導熱體表面的吸收率大于80%的能形成的具有一定厚度的薄層的金屬和非金屬類材料。
[0008]作為優選：導熱體包括具有較高導熱系數的金屬和非金屬類材料制作的導熱系數高于水0.59W/（m
·
K），厚度為0.1
?
100mm的無空隙結構的板裝、片裝、球裝、管裝立方體；導熱體未負載光熱轉化材料的位置可以制作成傾斜或者垂直以及排列的柱狀結構以便于結晶鹽的回收，另外可以使用防腐蝕的導熱材料或者對導熱體做防腐蝕處理以防止在長期與鹽水接觸下腐蝕縮短壽命，導熱體其余位置可以用隔熱材料包裹或覆蓋防止熱量損失。
[0009]作為優選：輸水通道包括具有潤濕毛細性能的天然纖維束、尼龍、化學纖維或混紡纖維以及能使導熱體表面形成薄水層也液滴的各種輸送方式；輸水通道將水輸送至未負載光熱轉化層的導熱體表面形成液滴或薄水層。
[0010]作為優選：光源包括自然太陽光、模擬太陽光和通過聚光設備得到的聚光太陽光。
[0011]作為優選：這種光熱轉化界面與水不接觸的界面蒸發鹽水分離方法包括以下步驟。
[0012]步驟1）、導熱體表面受光照的絕大部分面積通過磁控濺射、噴涂、刷等方式均勻負載光熱轉化材料，導熱體其余部分不負載光熱轉化材料并制作成傾斜或者垂直以及排列的柱狀結構以便水加熱蒸發后析出溶解物質的回收利用。
[0013]步驟2）、輸水通道將水輸送至未負載光熱轉化材料的導熱體表面位置形成能快速蒸發的液滴或者薄水層。
[0014]步驟3）、當入射光照射負載于導熱體表面的光熱轉化層后，光熱轉化層吸收入射光并將其轉化為熱量傳遞至整個導熱體將熱量輸送至未負載光熱轉化材料的導熱體表面位置處的液滴或薄水層加熱蒸發。
[0015]步驟4）、液滴或薄水層在傾斜以及垂直或者排列的柱狀結構的導熱體表面加熱蒸發后析出結晶鹽或其他可利用的物質并在重力作用和外力共同作用下回收。
[0016]這種通過光熱轉化界面與水不接觸的界面蒸發鹽水分離結構與方法，水通過輸水通道輸送至呈傾斜以及垂直或者排列的柱狀結構的未負載光熱轉化材料的導熱體表面形成能快速蒸發的薄水層或者液滴。在光照下，光熱轉化層將入射光轉化為熱量傳遞給所負載的整個導熱體，同時加熱未負載光熱轉化層的導熱體表面的薄水層或液滴，蒸發析出鹽累等溶解物質在重力以及外力作用下回收利用。
[0017]本專利技術的有益效果是：在光熱蒸發過程中，水不會接觸到光熱轉化材料，所以不會污染光熱轉化材料。另外，鹽水可以在傾斜垂直或者柱狀結構間隔排列的未負載光熱轉化層的導熱體表面被加熱蒸發從而析出結晶鹽，并在重力及外力作用下便于回收利用。
附圖說明
[0018]圖1為本專利技術中光熱轉化界面與水不接觸的界面蒸發鹽水分離結構示意圖。
[0019]圖2為呈排列的柱狀結構的未負載光熱轉化材料導熱體結構示意圖。
[0020]圖3為呈傾斜狀的未負載光熱轉化材料導熱體結構示意圖。
[0021]圖4為呈垂直狀的未負載光熱轉化材料導熱體結構示意圖。
具體實施方式
[0022]接下來通過實施例對本專利技術做進一步描述。下述實例只是用于更好的理解本專利技術。應當指出，在不脫離這種蒸發結構和方法的情況下，還可以對本專利技術進行更多改進，這些改進也落入本專利技術權利要求的保護范圍。
[0023]如圖1所示，所述是光熱轉化界面與水不接觸的界面蒸發鹽水分離結構包括具有較高導熱率的導熱體，光熱轉化材料并未完全覆蓋導熱體表面，留有未覆蓋部分作為水的接觸蒸發表面位置。<本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種光熱轉化界面與水不接觸的界面蒸發鹽水分離結構，其特征在于：包括水（1）、輸水通道（2）、光源（3）、光熱轉化材料（4）、導熱體（5）；導熱體（5）表面只被光熱轉化材料（4）部分覆蓋，輸水通道（2）將水（1）輸送至未負載光熱轉化層的導熱體表面形成薄水層。2.根據權利要求1所述的基于一種光熱轉化界面與水不接觸的界面蒸發鹽水分離結構，其特征在于水（1）包括包括無懸浮顆粒的海水、鹽水、淡水以及溶解有可回收利用物質的水。3.根據權利要求1所述的基于一種光熱轉化界面與水不接觸的界面蒸發鹽水分離結構，其特征在于輸水通道（2）包括具有潤濕毛細性能的天然纖維束、尼龍、化學纖維或混紡纖維以及能使導熱體表面形成薄水層的各種輸送方式；輸水通道將水（1）輸送至未負載光熱轉化層的導熱體表面形成液滴或薄水層。4.根據權利要求1所述的基于一種光熱轉化界面與水不接觸的界面蒸發鹽水分離結構，其特征在于光源（3）包括模擬太陽光、自然條件下的太陽光或通過聚光設備得到的聚光太陽光，其光照面積至少大于等于光熱轉化層的面積。5.根據權利要求1所述的基于一種光熱轉化界面與水不接觸的界面蒸發鹽水分離結構，其特征在于光熱轉化材料（4）包括可以經噴涂、磁控濺射、刷等方式穩定均勻負載于導熱體上表面的能形成的具有一定厚度的薄層的吸收率大于80%的金屬和非金屬類材料。6.根據權利要求1所述的基于一種光熱轉化界面與水不接觸的界面蒸發鹽水分離結構，其特征在于導熱體（5）包括以較高導熱系數的金屬和非金屬類材料制作的導熱系數高于水0.59W/（m
·
K），厚度為0.1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：艾森，
申請(專利權)人：艾森，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。