[发明专利]一种新型的空气取水装置及其应用

说明书

本发明涉及空气取水技术领域，特别涉及一种新型的空气取水装置及其应用。该装置包括依次设置的辐射制冷层、导热介质层、液态吸水剂层以及透气层，所述透气层允许气体穿过，阻挡液体穿过。本发明的取水装置不需要外界能量的输入，且增强了界面处与体相内的物质交换，使得吸水装置可以铺设大厚度的吸水剂，从而提升吸水装置的吸水量。

技术领域

本发明涉及空气取水技术领域，特别涉及一种新型的空气取水装置及其应用。

背景技术

随着全球人口的增长，以及世界各国工业化进程的加快，全球淡水资源短缺变得愈加严重。尤其是一些岛礁与内陆干旱地区淡水资源短缺，且居民住所分散无法集中供水。基于太阳能驱动的吸附式空气取水有效地提供了分布式供水的解决方案。该技术在夜间用吸湿剂捕获空气中的水蒸气，继而在太阳能驱动下解吸再生吸湿剂，从吸湿剂中释放出水蒸气并通过冷凝收集液态水。相比于工作在露点为15摄氏度以上湿润地区的电驱动冷凝式取水技术，太阳能驱动的吸附式取水技术通过吸附解吸循环提高循环空气的露点，在露点低于5摄氏度的干旱地区实现高效率捕获淡水，且无需额外电耗。然而现有的吸附式取水机组，因受场地限制，必须铺设有一定厚度的吸水剂。以50%氯化钙溶液为例，当其溶液厚度超过8mm以后，其吸水量则无明显提升，其原因是随着溶液厚度的提升，由于吸水面处和体相里的吸水剂浓度差异所带来的扩散作用有限，无法使8mm以下的体相内的吸水剂扩散到到吸水面处进行吸水，导致了这部分吸水剂的浪费，限制了夜间的总体吸水量，进一步导致了白天的蒸水量的不足。因此引入一种更加强烈的对流方式成为了增大吸水量的一种有效方式。

辐射制冷技术是近几年来出现的一种新兴的被动制冷方式。其特点是不利用外部能量输入即可实现物体本身的降温。其基本原理为，地球大气层有一个波长范围从8-13 μm的透射窗口,通过调节材料本征的化学结构，可以使其在8-13μm波长处实现高的发射率(90%)，从而自发的从地球向外太空辐射这一波段的能量，实现给自身降温。由于辐射制冷技术是利用辐射制冷材料自己主动向外辐射能量，与传统的利用电能驱动的主动降温器件有本质区别，真正实现了不需耗能即可实现物体的降温。理论上辐射制冷的制冷功率最高可达 150 W/m²。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种新型的空气取水装置，以解决太阳能驱动的空气取水装置夜间取水量不足的问题，促进其实际应用。

为了实现上述目的，本发明具体采用如下技术方案：

一种新型的空气取水装置，包括依次设置的辐射制冷层、导热介质层、液态吸水剂层以及透气层，所述透气层允许气体穿过，阻挡液体穿过。

优选的，所述辐射制冷层选自具有辐射制冷作用的高聚物材料、蚕丝材料或黑体碳基材料。

优选的，所述导热介质层选自玻璃、金属、石墨、石墨烯或碳纤维。导热介质层的材料需要选择导热性能好的材料。

优选的，所述的液态吸水剂层为具有吸水作用的离子液体。也即，吸水剂层中的材料是可以流动的。

优选的，所述液态吸水剂层选自具备吸水作用的盐溶液。

优选的，所述液态吸水剂层选自氯化钙溶液，氯化锂溶液。

优选的，所述液态吸水剂层厚度为8mm-20mm。

优选的，所述透气层选自碳掺杂的高聚物材料。也即透气层是透气吸光层，兼具透气和吸光的功能。