本技术介绍了一种专为水电联产设计的可调节角度的界面蒸发器及其制造工艺。该装置通过在导电丝上覆盖苎麻纱线,并使用海藻酸钠和聚苯胺进行表面处理,同时以聚苯乙烯泡沫为基材,实现高效能源转换。
背景技术
在全球范围内,水资源和能源的短缺问题日益严峻。虽然地球表面大部分被水覆盖,但可供人类直接使用的淡水资源却极为有限,仅占全球水体总量的2.53%,而人类能够直接获取的部分更是微乎其微,仅约0.36%。为了解决这一问题,科学家们已经开发了多种海水淡化技术,如反渗透、多效闪蒸和膜蒸馏等,但这些技术普遍面临能耗高、操作条件苛刻和成本高昂等问题。与此同时,随着全球能源需求的不断增长,传统的化石能源正面临着枯竭的威胁,对环境的破坏也引起了广泛关注。因此,开发新型、可持续的能源技术变得尤为迫切。太阳能作为一种清洁、丰富且可持续的能源,其在海水淡化和淡水提取方面的应用显得尤为重要。太阳能驱动的界面蒸发系统通过在水-空气界面设置蒸发器,实现了高效的海水淡化和淡水提取,有效利用太阳能,减少环境影响,提高淡水资源的可获取性。同时,热电偶温差发电技术利用塞贝克原理,将热能直接转换为电能,具有结构简单、无噪声、无磨损、可靠性高、免维护、无污染等优点,为小规模能量收集和转换提供了一种有效的解决方案。这种技术的发展不仅有助于提高能源利用效率,减少对环境的破坏,还为偏远地区和移动设备提供了一种可靠的能源解决方案。
在此背景下,水电联产技术应运而生,它结合了淡水获取和能源生产双重功能,旨在通过一体化系统同时解决水资源和能源问题。这种技术不仅能够提供清洁的淡水资源,还能通过热电偶温差发电等方式,将淡化过程中产生的热能转换为电能,实现能源的高效利用。水电联产技术的发展,为应对全球水资源和能源短缺问题提供了一种创新的解决方案,具有重要的实际应用价值和广阔的发展前景。
例如中国专利CN 118084118 B公开了“一种界面蒸发水电联产装置”,该界面蒸发水电联产装置包括从上至下依次设置的光吸收层、隔热输水层、压电层、分隔层和阴极,通过设计光吸收层和压电层,在实现太阳能分级利用的同时,将波浪能引入界面蒸发系统中,将光热转化、光电转化和压电转化集成在一个界面蒸发器中,利用了传统界面蒸发系统无法利用的能量,拓宽系统能量来源,实现了淡水和电能的联产。例如中国专利CN 118666345A公开了“一种高效冷凝的管式太阳能水电联产装置”,其主要由太阳能蒸发机构、承载机构和水蒸发冷凝收集机构组成,通过三维管式结构代替传统的二维平面结构作为蒸发界面,提高了装置的蒸汽冷凝收集率和蒸发效率。
因此,以铜丝和康铜丝为芯层材料,在其外层包裹苎麻纱线,并用海藻酸钠和聚苯胺对其进行表面修饰,并选用聚苯乙烯泡沫为隔热漂浮层。其中,芯层铜丝和康铜丝赋予纱线刚性,可控制纱线的角度。聚苯胺和特定角度的形状结构协同作用最大化光吸收,特定的角度形状使得蒸发器可进行双面蒸发,能有效提高水蒸发速率。同时,具有良好亲水性的苎麻纱线可连续的供应水分并快速的溶解结晶盐,并且聚苯乙烯泡沫可以避免光热层表面的热损失并使得蒸发器浮于水面。在海水淡化过程中,蒸发器下端置于水中以维持低温,上端暴露于太阳光照射下以提升温度,上下端产生温差进而产生电压,即可依靠绿色环保的太阳能产生淡水和电能。
实现思路