一种太阳能界面蒸发结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳能界面蒸发结构及其制备方法，本发明专利技术采用穗轴构建蒸发结构，利用穗轴的天然输水性，向蒸发表面供水，实现了良好的输水性和高效的光热蒸发速率，并且结构简单，取材方便，成本低廉，便于推广应用。便于推广应用。便于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能界面蒸发结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种太阳能界面蒸发结构及其制备方法，属于太阳能海水淡化


技术介绍

[0002]随着人类社会和科技的不断发展，水资源污染和部分地区水资源匮乏的问题日益突出，如何有效的净化污水以及获得淡水资源成为人们越发关注的问题。太阳能作为一种清洁能源，分布广泛、资源储量大且易获得，利用太阳能加热水体，使水分蒸发，再进一步进行冷凝回收，成为了目前获取清洁淡水资源的重要方法。
[0003]目前常见太阳能界面蒸发方法是利用漂浮于水面的多功能结构，实现水分的蒸发，这种结构多采用石墨烯类材料、贵金属材料、半导体材料等，结构复杂，取材成本高，不利于推广和应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种太阳能界面蒸发结构及其制备方法，解决了
技术介绍
中披露的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种太阳能界面蒸发结构，包括漂浮于水面的穗轴，穗轴顶端和侧面包裹有光热转换层，穗轴的底端接触水体。
[0006]穗轴为玉米穗轴。
[0007]光热转换层为光热转换薄膜。
[0008]还包括隔热层，穗轴嵌在隔热层上，通过隔热层漂浮于水面。
[0009]隔热层为隔热泡沫。
[0010]一种太阳能界面蒸发结构的制备方法，包括，制备穗轴和光热转换凝胶；将光热转换凝胶涂抹在穗轴顶端和侧面；将涂抹有光热转换凝胶的区域滴入适量的去离子水，形成光热转换层。
[0011]制备穗轴的过程为，剥离穗轴，截取穗轴中段区域，确保轴芯白色区域占比超过阈值；去除穗轴中多余淀粉；对穗轴进行干燥。
[0012]本专利技术所达到的有益效果：本专利技术采用穗轴构建蒸发结构，利用穗轴的天然输水性，向蒸发表面供水，实现了良好的输水性和高效的光热蒸发速率，并且结构简单，取材方便，成本低廉，便于推广应用。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的结构示意图；图2为玉米穗轴内部供水通道的扫描电子显微镜图；图3为炭黑
‑
乙酸纤维素薄膜的扫描电子显微镜图；图4为蒸发结构的光吸收率；图5为蒸发结构的蒸发速率。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0015]如图1所示，一种太阳能界面蒸发结构，包括穗轴1和隔热层3，隔热层3漂浮于水面，穗轴1顶端和侧面包裹有光热转换层2，穗轴1嵌在隔热层3上，穗轴1的底端接触水体。
[0016]上述太阳能界面蒸发结构采用穗轴1构建而成，利用穗轴1的天然输水性，向蒸发表面供水，实现了良好的输水性和高效的光热蒸发速率，并且结构简单，取材方便，成本低廉，便于推广应用。
[0017]穗轴1采用玉米穗轴，高度2cm，长度、宽度均为1.5cm，穗轴1内部有图2所示的天然通道，便于水分输运，同时玉米穗轴取材方便，且成本低廉。
[0018]隔热层3为隔热泡沫，可采用聚苯乙烯、聚氨酯或酚醛树脂制备而成，隔热泡沫厚度为2~5cm。这里采用的是聚苯乙烯隔热泡沫，密度为1.05 g/cm3，导热系数为0.08 W/(m
.
K)，厚度为3cm。
[0019]光热转换层2为光热转换薄膜，可采用炭黑
‑
乙酸纤维素薄膜、金属纳米粒子掺杂碳基材料薄膜；这里采用的是炭黑
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乙酸纤维素薄膜，成本低廉，制备方便，该薄膜表面具有细密的小孔（见图3），有助于水分的蒸发和蒸汽的扩散，并且该膜具有较强的光吸收率，太阳光谱范围的吸收率达到90%以上。
[0020]上述太阳能界面蒸发结构的制备方法，具体如下：步骤1，制备穗轴1和光热转换凝胶；制备穗轴1的过程：1）剥离穗轴1，截取穗轴1中段区域，确保轴芯白色区域占比超过阈值；以上述玉米穗轴为例，在玉米穗轴中段区域截取适当长度，将玉米穗轴外部边缘剥离，留取中心区域，确保轴芯部分白色区域清晰，一般确保轴芯白色区域占比超过30%；2）去除穗轴1中多余淀粉；将玉米穗轴放入超声震荡机中超声震荡10 min，去除玉米穗轴中多余淀粉；3）对穗轴1进行干燥；利用电热鼓风干燥箱对玉米穗轴进行干燥，干燥温度150℃，干燥时间15min。
[0021]光热转换凝胶制备，以炭黑
‑
乙酸纤维素凝胶为例：S1）在烧杯中倒入二甲基乙酰胺（C4H9NO）溶液，向二甲基乙酰胺（C4H9NO）溶液中加入乙酸纤维素粉末，在倒入过程中持续利用玻璃棒进行搅拌，全部倒入后将溶液放入恒温（25℃）摇床中搅拌30~60min，形成浓度为0.08 g/ml~0.1 g/ml的乙酸纤维素凝胶；S2）加入0.8g~1g炭黑粉末并进行搅拌，直至碳粉被胶状溶液吸收停止搅拌，静置
一段时间，得到炭黑
‑
乙酸纤维素凝胶。
[0022]步骤2，将光热转换凝胶涂抹在穗轴1顶端和侧面；步骤3，将涂抹有光热转换凝胶的区域滴入适量的去离子水，静置1
‑
2s，形成光热转换层2。
[0023]基于上述制备方法，将长宽高为1.5cm
×
1.5cm
×
2cm的玉米穗轴包覆炭黑
‑
乙酸纤维素薄膜，将玉米穗轴嵌入3cm厚度的聚苯乙烯隔热泡沫，放置于水面；玉米穗轴底端与水体接触，水分经玉米穗轴被输送至炭黑
‑
乙酸纤维素薄膜，被炭黑
‑
乙酸纤维素薄膜吸收的热量加热，实现界面蒸发；对其蒸发速率进行测试，实验结果表明，炭黑
‑
乙酸纤维素薄膜具有较强的光吸收率，太阳光谱范围的吸收率达到90%以上（见图4），太阳能界面蒸发结构在一个太阳下，蒸发速率可达1.81kg/m2/h（图5）。
[0024]以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能界面蒸发结构，其特征在于：包括漂浮于水面的穗轴，穗轴顶端和侧面包裹有光热转换层，穗轴的底端接触水体。2.根据权利要求1所述的一种太阳能界面蒸发结构，其特征在于：穗轴为玉米穗轴。3.根据权利要求1所述的一种太阳能界面蒸发结构，其特征在于：光热转换层为光热转换薄膜。4.根据权利要求1所述的一种太阳能界面蒸发结构，其特征在于：还包括隔热层，穗轴嵌在隔热层上，通过隔热层漂浮于水面。5.根据权利要求4所述的一种太阳能界面蒸发结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：段慧玲，闫煜杰，凌童，王一丁，葛新峰，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：