本发明专利技术公开了一种集水产氢装置及方法，利用内部为空腔结构的集水架，在集水架内上端固定有第一集水层，在集水架内底部设有第二集水层，集水架一侧设有可封闭的开关门，集水架下端设有集水箱，集水箱通过集水管连接于第二集水层，集水箱一侧设有制氢装置和集氢容器，制氢装置的阴极通过导气管连接于集氢容器，制氢装置通过导水管连接至第二集水层，第一集水层与第二集水层同时在夜间集水，利用太阳能将第一集水层中的水汽蒸发利用第二集水层收集，提高第一集水层的收集效率，可实现不间断集水，确保制氢有足够水源，实现不间断制氢，高效地转化和利用太阳能，结构简单，产水速率稳定。
【技术实现步骤摘要】
一种集水产氢装置及方法
本专利技术属于集水装置，具体涉及一种集水产氢装置及方法。
技术介绍
我国大多数人生活在受沙漠化影响的地区，该地区水资源短缺，人民物质生活很难得到较好保障。但目前的沙漠集水装置工作时间不连续，集水速率也不稳定，难以确保有效集水。沙漠地区也蕴含着丰富的太阳能，当前太阳能的利用方式主要集中于沙漠太阳能发电，通过太阳能板等装置采集太阳能并对其加以利用，效率低。目前，普通空气集水装置对环境湿度有很高的要求，应用场景局限；同时，太阳能采集系统采用光伏发电系统，存在环境污染大、电力运输损耗大、难以清洁和维护、应用场景局限等缺点，亟待优化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种集水产氢装置及方法，以克服现有技术的不足。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种集水产氢装置，包括内部为空腔结构的集水架，集水架内上端固定有第一集水层，第一集水层的上端面能够接收集水架外的阳光，集水架内底部设有第二集水层，集水架一侧设有可封闭的开关门，集水架下端设有集水箱，集水箱通过集水管连接于第二集水层，集水箱一侧设有制氢装置和集氢容器，制氢装置的阴极通过导气管连接于集氢容器，制氢装置的阴阳极通过导水管分别连接至第二集水层。进一步的，第一集水层包括石墨层和MOF层，石墨层和MOF层贴合，MOF层采用MOF材料。进一步的，集水架上端设有玻璃窗口，石墨层贴合玻璃窗口设置，MOF层设置于石墨层下端。进一步的，集水架上端开设通孔，石墨层设置于通孔处，石墨层与集水架之间密封连接。进一步的，制氢装置采用光反应制氢容器，制氢装置内设有Nation隔膜，Nation隔膜位于制氢装置阴阳极交汇处。进一步的，第二集水层下端设有集水凹槽，集水管的一端设置于集水凹槽内，用于将第二集水层收集的水分导流至集水箱内。进一步的，第二集水层包括PS基板，PS基板上设有金属网。进一步的，还包括控制器以及设置于制氢装置底部的蓄电池，蓄电池用于向制氢装置以及滑轨供电，制氢装置连接于蓄电池。进一步的，集水架一侧设有开口，开口底部设有滑轨，开关门设置于滑轨上，滑轨上设有用于驱动开关门开关运动的电机，集水架上设有光敏传感器，光敏传感器和电机均连接于控制器。一种集水产氢方法，包括以下步骤：步骤1)、当光照强度低于第一集水层释放水汽的最低光照强度，打开集水架上的开关门，利用第一集水层和第二集水层收集水分，同时制氢装置不间断工作；步骤2)、当光照强度高于第一集水层释放水汽的最低光照强度，关闭集水架上的开关门，通过光照使第一集水层释放水汽，通过第二集水层收集第一集水层释放的水汽，同时制氢装置不间断工作，从而实现不间断收集水汽和制氢。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：针对上述问题，本文提出了一种自持式MOF-BM耦合全天候淡水及氢能联产装置及方法。该装置可在沙漠地区全天候快速制备淡水。针对白天和夜晚两种场景设置了两种不同的工作模式；白天温度高，MOF放水，与纳米布沙漠甲虫仿生材料耦合工作，产水速率稳定；夜晚温度低，MOF吸水，仿生材料独立工作，实现不间断集水。在集水装置的基础上增设光电解制氢模块。本专利技术一种集水产氢装置，利用内部为空腔结构的集水架，在集水架内上端固定有第一集水层，在集水架内底部设有第二集水层，集水架一侧设有可封闭的开关门，集水架下端设有集水箱，集水箱通过集水管连接于第二集水层，集水箱一侧设有制氢装置和集氢容器，制氢装置的阴极通过导气管连接于集氢容器，制氢装置的阴阳极通过导水管分别连接至第二集水层，利用第一集水层与第二集水层，同时在夜间集水，然后利用太阳能将第一集水层中的水汽蒸发并利用第二集水层收集，提高第一集水层的收集效率，可实现不间断集水，同时能够确保制氢有足够水源，实现不间断制氢，高效地转化和利用太阳能，制得的氢气既可为沙漠化地区提供家庭能源，优化能源结构，结构简单，产水速率稳定。进一步的，集水架上端设有玻璃窗口，石墨层贴合玻璃窗口设置，MOF层设置于石墨层下端，能够充分利用太阳能使第一集水层内的水汽蒸发。进一步的，第二集水层下端设有集水凹槽，有利于集水收集。进一步的，还包括控制器以及设置于制氢装置底部的蓄电池，蓄电池用于向制氢装置以及滑轨供电，制氢装置连接于蓄电池，集水架一侧设有开设有开口，开口底部设有滑轨，开关门设置于滑轨上，滑轨上设有用于驱动开关门开关运动的电机，集水架上设有光敏传感器，光敏传感器和电机均连接于控制器，自动化控制，不需要人为控制。一种集水产氢方法，当光照强度低于第一集水层释放水汽的最低光照强度，打开集水架上的开关门，利用第一集水层和第二集水层收集水分，同时制氢装置不间断工作；当光照强度高于第一集水层释放水汽的最低光照强度，关闭集水架上的开关门，通过光照使第一集水层释放水汽，通过第二集水层收集第一集水层释放的水汽，同时制氢装置不间断工作，从而实现不间断收集水汽和制氢，可实现不间断集水和产氢，提高产能效率。附图说明图1是本专利技术实施例中集水产氢装置主视图。图2是本专利技术实施例中集水产氢装置右视图。图3是本专利技术实施例中集水产氢装置俯视图。其中：1-集水架，2-第一集水层，3-第二集水层，4-集水箱，5-集水管，6-开关门，7-制氢装置，8-集氢容器，9-导水管，10-蓄电池，11-滑轨，12-导气管。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本专利技术的保护范围。如图1至图3所示，一种集水产氢装置，包括内部为空腔结构的集水架1，集水架1内上端固定有第一集水层2，第一集水层2的上端面能够接收集水架1外的阳光，集水架1内底部设有第二集水层3，集水架1一侧设有可封闭的开关门6，集水架1下端设有集水箱4，集水箱4通过集水管5连接于第二集水层3，集水箱4一侧设有制氢装置7和集氢容器8，制氢装置7的阴极通过导气管12连接于集氢容器8，制氢装置7的阴阳极通过导水管9分别接至第二集水层3，将第二集水层3内的水引至制氢装置7内，利用制氢装置7的阴阳极发生反应达到制氢的目的。第一集水层2包括石墨层和MOF层，石墨层和MOF层贴合，MOF层采用MOF材料，用于集水；集水架1上端设有玻璃窗口，石墨层贴合玻璃窗口设置，MOF层设置于石墨层下端；或者集水架1上端开设通孔，石墨层设置于通孔处，石墨层与集水架1之间密封连接，具体通过胶粘或者通过固定架固定了连接，采用固定架与石墨层形成制式结构，固定架与集水架之间焊接或者扣压密封连接；当没有阳光时，开关门6打开，石墨层不工作，MOF层吸收空气中水分并储存在MOF层内，多余的水分滴落在第二集水层3上，同时第二集水层3利用自身特性从空气中收集水分，收集的水分从第二集水层3收集至集水箱4内，当有阳光气温升高时，集水架1的开关门6封闭，集水架1内形成密封空间，石墨层吸收太阳光照，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种集水产氢装置，其特征在于，包括内部为空腔结构的集水架(1)，集水架(1)内上端固定有第一集水层(2)，第一集水层(2)的上端面能够接收集水架(1)外的阳光，集水架(1)内底部设有第二集水层(3)，集水架(1)一侧设有可封闭的开关门(6)，集水架(1)下端设有集水箱(4)，集水箱(4)通过集水管(5)连接于第二集水层(3)，集水箱(4)一侧设有制氢装置(7)和集氢容器(8)，制氢装置(7)的阴极通过导气管(12)连接于集氢容器(8)，制氢装置(7)通过导水管(9)连接至第二集水层(3)。/n
【技术特征摘要】
1.一种集水产氢装置，其特征在于，包括内部为空腔结构的集水架(1)，集水架(1)内上端固定有第一集水层(2)，第一集水层(2)的上端面能够接收集水架(1)外的阳光，集水架(1)内底部设有第二集水层(3)，集水架(1)一侧设有可封闭的开关门(6)，集水架(1)下端设有集水箱(4)，集水箱(4)通过集水管(5)连接于第二集水层(3)，集水箱(4)一侧设有制氢装置(7)和集氢容器(8)，制氢装置(7)的阴极通过导气管(12)连接于集氢容器(8)，制氢装置(7)通过导水管(9)连接至第二集水层(3)。
2.根据权利要求1所述的一种集水产氢装置，其特征在于，第一集水层(2)包括石墨层和MOF层，石墨层和MOF层贴合，MOF层采用MOF材料。
3.根据权利要求2所述的一种集水产氢装置，其特征在于，集水架(1)上端设有玻璃窗口，石墨层贴合玻璃窗口设置，MOF层设置于石墨层下端。
4.根据权利要求2所述的一种集水产氢装置，其特征在于，集水架(1)上端开设通孔，石墨层设置于通孔处，石墨层与集水架(1)之间密封连接。
5.根据权利要求1所述的一种集水产氢装置，其特征在于，制氢装置(7)采用光反应制氢容器，制氢装置(7)内设有Nation隔膜，Nation隔膜位于制氢装置(7)阴阳极交汇处。
6.根据权利要求1所述的一种集水产氢装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：敬登伟，赵子涵，董家伟，倪一帆，孙忠昊，王培宇，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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