[发明专利]一种基于界面太阳能光热转换的太阳能净水器

权利要求书

1.一种基于界面太阳能光热转换的太阳能净水器，其特征在于：

所述太阳能净水器包括太阳能界面蒸发器和蒸馏水收集器；

所述太阳能界面蒸发器包括敞口的储水盘以及具有高效光热转换效率的吸光体，所述储水盘用于存储待净化水体，所述吸光体则置于储水盘内，并位于待净化水体的表面；所述吸光体为双层结构，由上层光热转换材料和下层隔热材料复合构成，在上层光热转换材料和下层隔热材料之间设置有无尘布；在使用时需要保证无尘布可以持续接触储水盘内液面，以确保有足够的水输运到吸光体表面以保证连续蒸发；

所述蒸馏水收集器设置为带盖的箱体结构，所述蒸馏水收集器由光学透过率高的玻璃板搭建构成，所述玻璃板的厚度为1~2mm；

在所述太阳能界面蒸发器的储水盘上设置有进水口，并通过与进水口连通的管路向储水盘中添加待净化水体；在所述蒸馏水收集器的底部设置有出水口，并通过与出水口连通的管路收集已净化水体；

用于搭建蒸馏水收集器的玻璃板的表面涂覆超亲水性SiO₂增透膜，所述超亲水性SiO₂增透膜的厚度 100 nm，涂覆超亲水性SiO₂增透膜后玻璃板的光学透过率 98%；

所述光热转换材料是通过在泡沫铜基底上直接生长纳米硫化铜，再附着一层聚乙烯醇膜构成；所述泡沫铜的孔径为0.1~0.8 mm，开孔率 98%，孔隙率 60%，厚度为2~3 mm；

所述超亲水性SiO₂增透膜是由包括如下步骤的方法制备获得：

步骤1：将1mol乙烯基三甲氧基硅烷与80mol无水甲醇混合，于50℃下搅拌，再逐滴加入0.01mol的盐酸，最后加入1* 10^-3 mol的F127继续搅拌45分钟；

步骤2：将玻璃板浸入步骤1获得的混合液中，静置2分钟后通过步进电机控制以90 mm/min的速度提起玻璃板离开液面，再经马弗炉400℃热处理1个小时，即可得到透过率大于98%、接触角小于5度的超亲水性SiO₂增透膜；

所述光热转换材料是通过包括如下步骤的方法制备获得：

步骤1：将泡沫铜浸入1mol/L的K₂S₂O₈溶液中，在60~80℃条件下反应30分钟后取出；

步骤2：将步骤1所得泡沫铜浸入3mol/L的Na₂S溶液中，在50~65℃条件下反应10分钟，去离子水清洗，得到黑色的硫化铜泡沫；

步骤3：将步骤2获得的硫化铜泡沫浸入5wt%的PVA溶液中，2分钟后取出自然晾干，再放入真空干燥箱100℃老化30分钟。

2.根据权利要求1所述的基于界面太阳能光热转换的太阳能净水器，其特征在于：

所述隔热材料为发泡聚乙烯、发泡聚丙烯中的任意一种，热导率0.04 W·m^-1·K^-1。

3.根据权利要求1或2所述的基于界面太阳能光热转换的太阳能净水器，其特征在于：

所述光热转换材料的厚度为2~4mm，所述隔热材料的厚度为8~30mm。

4.根据权利要求1所述的基于界面太阳能光热转换的太阳能净水器，其特征在于：

所述蒸馏水收集器的盖板设置为活动式翻盖倾斜盖板，在其闭合时能够使箱体保持密封；盖板在闭合时与垂直背板的夹角为45-60^o。

5.根据权利要求1所述的基于界面太阳能光热转换的太阳能净水器，其特征在于：

在工作时，太阳能界面蒸发器放置于蒸馏水收集器的内部，并通过支架支撑使得太阳能界面蒸发器与蒸馏水收集器的顶部以及侧壁均不接触；太阳能界面蒸发器的储水盘的高度以h计，储水盘的底部与蒸馏水收集器底部的距离≥1.5h，储水盘内存储待净化水体的高度介于0.5~0.9h，并且h应介于10~20 cm。