[发明专利]一种基于界面太阳能光热转换的太阳能净水器

说明书

本发明公开了一种基于界面太阳能光热转换的太阳能净水器，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，在上层和下层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。本发明仅利用太阳能作为驱动能源，不需要消耗其他的能源，同时避免了常规净水器滤芯更换的问题，该装置具有便携、价格低廉和净化水效率高等特点，可长期稳定应用于海水淡化、污水处理和户外饮用水提纯。

技术领域

本发明属于太阳能光热利用和水净化技术领域，具体涉及一种基于界面太阳能光热转换的太阳能净水器。

背景技术

随着经济社会的高速发展和环境污染日益加剧，人类对洁净水资源的需求越来越大。目前市场上的净水产品主要采用过滤的方式分离获得纯净水，过滤膜主要分为：离子交换膜、RO反渗透膜和超滤膜。以过滤膜为核心的滤芯部件通常在使用一段时间(3-24个月)后需要更换。这种过滤方式的净水器，不仅滤芯耗材的价格昂贵，同时还需外部电能辅助工作。因此，急需一种绿色环保的净水器以满足偏远山区、独立海岛及户外旅行等对纯净饮用水的需求。

太阳能是一种绿色环保和可持续发展的能源，将太阳能应用于净水器可以有效解决外部电能的问题。目前市场上的太阳能净水器的工作原理主要采用光伏组件和蓄电池提供电能，再结合过滤膜净化水。这种太阳能净水器与传统净水器的区别是利用光伏发电替代外部电能，还必须采用价格昂贵的过滤膜、光伏组件和蓄电池才能正常工作，成本高、结构复杂。

界面太阳能蒸汽技术是一种环保、无需外部能源的新型水处理技术，具有光热转换效率高、成本低的特点。界面太阳能蒸汽技术在海水淡化领域的研究表明，在蒸发器的内壁上存在水珠雾化现象，会大幅度降低太阳能到达光吸收层的效率，从而降低了纯净水的生产效率。此外，现有界面太阳能蒸发器主要采用碳材料(碳黑、石墨烯等)作为光热转换材料，此类材料的热辐射率接近1.0，意味着光热转换材料吸收的太阳能光能量在很大程度上以热辐射的形式损耗，用于蒸发水的能量相应减少，从而降低了光热转换效率和蒸馏水的产率。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的过滤膜需定期更换、电能消耗、成本高以及效率低下的问题，提供了一种基于界面太阳能光热转换的太阳能净水器。

本发明基于界面太阳能光热转换的太阳能净水器，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(图1)。

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，并在所述玻璃板的表面涂覆一层超亲水性SiO₂增透膜。

所述玻璃板的透过率92％，厚度为1～2mm；所述超亲水性SiO₂增透膜的厚度100nm，玻璃板涂覆SiO₂增透膜后透过率98％。

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10～20cm。

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。

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°。