一种便携式空气水收集方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种便携式空气水收集方法及装置，包括进气网罩、空气滤网、进气风扇、网式加热翅片、导热管、散热器、集水耦合芯片组、半导体制冷片、冷板、隔热棉板、出气口、水过滤膜、储水杯和柔性太阳能电池。集水耦合芯片组由1～8片亲、疏交替分级结构芯片平行固定组成，亲、疏交替分级结构芯片第一表面和第二表面均为亲水性结构、疏水性结构相互交替的周期性分级结构，提高装置的水收集效率，有效减小装置体积。此外，本装置充分利用半导体制冷片热端的热量为空气加热，提高冷凝温差，降低了露点温度，进一步提高装置的水收集效率。进一步提高装置的水收集效率。进一步提高装置的水收集效率。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式空气水收集方法及装置


[0001]本专利技术公开内容涉及水收集
，尤其涉及一种便携式空气水收集方法及装置，是使用集水功能结构芯片协同作用将周围空气转化为液态水的便携式水收集系统和方法。

技术介绍

[0002]淡水资源短缺一直是全球性问题，全球有接近2/3的人口面临潜在的淡水资源紧缺问题
[1]。随着全球人口持续增长和地球平均温度不断升高，淡水资源短缺预计将会进一步恶化
[2]。在环境科学领域，收集不同地域空气水汽/雾气是分析其运动规律以及大气环境变化的前提
[3]。生物离不开水，人体70％以上是水
[4]，如果身体处于缺水状态，健康和工作效率就无从谈起，所以在中长期户外活动、野外生存中保持持续地饮用水供应极为重要。
[0003]过去几年里，废水处理、海水淡化
[5
‑
6]被视为回收淡水的有效办法，但存在能耗大、效率低、工艺复杂等问题。
[0004]目前，从潮湿的空气
[7
‑
8]和雾
[9
‑
10]中结露水的技术经常需要大量能量输入，且体积大不利于便携，这阻碍了它们在大多数地方的应用。
[0005]因此，本领域中需要能够在室外环境下可靠使用的水收集系统，尤其需要可以利用室外的环境特点以较低能量输入产生液态水的便携式水收集方法和装置。
[0006]参考文献：
[0007][1]Mekonnen M M,Hoekstra AY.Science Advances,2016,2(2):e1500323
‑
e1500323.
[0008][2]Gleick P H.Water in Crisis:A Guide to the World”s Fresh Water Resources[J].New York New York Oxford University Press,1993.
[0009][3]许艳玲,薛文博,王金南,等.环境科学研究,2018,031(011):1835
‑
1840.
[0010][4]范兆兰,李涛.大自然,2019,No.210(06):40
‑
41.
[0011][5]HouY,Shang Y,Yu M,et al.ACS Nano,2018,12.
[0012][6]宋代旺,刘玮,邱冠华,等.海洋开发与管理,2016(S2):30
‑
35.
[0013][7]Wang Q,Xie H,Hu Z,et al.Nanomaterials(Basel,Switzerland),2019,9(1).
[0014][8]Xing D,WuF,Wang R,et al.Acs Applied Materials&Interfaces,2019.
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‑
883.
[0016][10]Niu D,Guo L,Hu H W,et al.International Journal ofHeat and Mass Transfer,2017,112:333
‑
342.

技术实现思路

[0017]本专利技术克服现有技术的不足，提供一种便携式空气水收集方法及装置，其基于激
光干涉直写与激光雕刻加工工艺制备出具有亲、疏水交替周期性分级结构的集水功能芯片，并应用于便携式空气水收集装置。
[0018]本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案实现：
[0019]一种便携式空气水收集装置，包括进气装置、集水装置、储水杯(3)和柔性太阳能电池(4)；进气装置包括进气网罩(1
‑
1)、空气滤网(1
‑
2)和进气风扇(1
‑
3)；集水装置包括网式加热翅片(2
‑
1)、导热管(2
‑
2)、散热器(2
‑
3)、集水耦合芯片组(2
‑
4)、半导体制冷片(2
‑
5)、冷板(2
‑
6)、出气口(2
‑
8)和水过滤膜(2
‑
9)；所述进气网罩(1
‑
1)放置在进气装置顶部，空气滤网(1
‑
2)固定在进气网罩(1
‑
1)下方，所述进气风扇(1
‑
3)固定在空气滤网(1
‑
2)下方，所述网式加热翅片(2
‑
1)固定在进气风扇(1
‑
3)下方，所述散热器(2
‑
3)上部固定连接有导热管(2
‑
2)，网式加热翅片(2
‑
1)与导热管(2
‑
2)相连，散热器(2
‑
3)与半导体制冷片(2
‑
5)热端连接，所述半导体制冷片(2
‑
5)的冷端与冷板(2
‑
6)连接，冷板(2
‑
6)与集水耦合芯片组(2
‑
4)连接，所述水过滤膜(2
‑
9)位于集水装置底部，所述水过滤膜(2
‑
9)上方开有出气口(2
‑
8)，所述储水杯(3)与集水装置连接，所述柔性太阳能电池(4)固定连接于储水杯(3)外壁。
[0020]进一步地，柔性太阳能电池(4)连接进气风扇(1
‑
3)；柔性太阳能电池(4)连接半导体制冷片(2
‑
5)。柔性太阳能电池(4)为进气风扇(1
‑
3)和半导体制冷片(2
‑
5)供能。
[0021]进一步地，所述集水耦合芯片组(2
‑
4)包含亲、疏交替分级结构芯片，所述芯片表面具有周期性疏水条纹结构，所述周期性疏水条纹结构中相邻两条纹中心距离为12～20μm，单个条纹宽8.4～13.6μm，条纹间距3.6～6.4μm。本专利技术中，亲、疏交替分级结构芯片是指每个所述芯片表面上亲水性结构和疏水性结构相互交替设置。所述疏水性结构包括周期性疏水条纹结构。所述亲水性结构包括周期性圆形亲水区域。
[0022]进一步地，所述集水耦合芯片组(2
‑
4)包含亲、疏交替分级结构芯片，所述芯片表面具有周期性圆形亲水区域，所述周期性圆形区域中相邻两亲水圆形区中心间距0.5～0.7mm，单个亲水圆形区直径0.25～0.35mm。
[0023]进一步地，所述集水耦合芯片组(2
‑
4)包括1～8片如下芯片，所述芯片为亲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式空气水收集装置，其特征在于，包括进气装置、集水装置、储水杯(3)和柔性太阳能电池(4)；进气装置包括进气网罩(1
‑
1)、空气滤网(1
‑
2)和进气风扇(1
‑
3)；集水装置包括网式加热翅片(2
‑
1)、导热管(2
‑
2)、散热器(2
‑
3)、集水耦合芯片组(2
‑
4)、半导体制冷片(2
‑
5)、冷板(2
‑
6)、出气口(2
‑
8)和水过滤膜(2
‑
9)；所述进气网罩(1
‑
1)放置在进气装置顶部，空气滤网(1
‑
2)固定在进气网罩(1
‑
1)下方，所述进气风扇(1
‑
3)固定在空气滤网(1
‑
2)下方，所述网式加热翅片(2
‑
1)固定在进气风扇(1
‑
3)下方，所述散热器(2
‑
3)上部固定连接有导热管(2
‑
2)，网式加热翅片(2
‑
1)与导热管(2
‑
2)相连，散热器(2
‑
3)与半导体制冷片(2
‑
5)热端连接，所述半导体制冷片(2
‑
5)的冷端与冷板(2
‑
6)连接，冷板(2
‑
6)与集水耦合芯片组(2
‑
4)连接，所述水过滤膜(2
‑
9)位于集水装置底部，所述水过滤膜(2
‑
9)上方开有出气口(2
‑
8)，所述储水杯(3)与集水装置连接，所述柔性太阳能电池(4)固定连接于储水杯(3)外壁。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述集水耦合芯片组(2
‑
4)包括1～8片如下芯片，所述芯片为亲、疏交替分级结构芯片，每个亲、疏交替分级结构芯片具有彼此相反的第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面均为亲水性结构、疏水性结构相互交替的周期性分级结构；优选地，下层结构为周期性疏水条纹结构，上层结构为周期性圆形亲水区域，圆形亲水区域为光滑表面；优选地，所述周期性疏水条纹结构中相邻两条纹中心距离为12～20μm，单个条纹宽8.4～13.6μm，条纹间距3.6～6.4μm；优选地，所述周期性圆形亲水区域中相邻两亲水圆形区中心间距0.5～0.7mm，单个亲水圆形区直径0.25～0.35mm。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述集水耦合芯片组(2
‑
4)、冷板(2
‑
6)和半导体制冷片(2
‑
5)彼此平行，中心对齐，集水耦合芯片组(2
‑
4)与冷板(2
‑
6)贴合，冷板(2
‑
6)与半导体制冷片(2
‑
5)贴合。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述集水耦合芯片组(2
‑
4)一端固定有冷板(2
‑
6)、半导体制冷片(2
‑
5)和散热器(2
‑
3)，集水耦合芯片组(2
‑
4)另一端固定有冷板(2
‑
6)、半导体制冷片(2
‑
5)和散热器(2
‑
3)；集水耦合芯片组(2
‑
4)与两端的冷板(2
‑
6)垂直连接，冷板(2
‑
6)与半导体制冷片(2
‑
5)连接，半导体制冷片(2
‑
5)与散热器(2
‑
3)连接，两端的散热器(2
‑
3)通过各自的导热管(2
‑
2)与网式加热翅片(2
‑
1)连接，每个亲、疏交替分级结构芯片彼此平行，间距不低于0.5cm。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述集水耦合芯片组(2
‑
4)一端固定有冷板(2
‑
6)、半导体制冷片(2
‑
5)和散热器(2
‑
3)，集水耦合芯片组(2
‑
4)与冷板(2
‑
6)垂直连接，冷板(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王作斌，刘冬冬，董莉彤，贺朝阳，姜晓琳，刘日，宋正勋，
申请(专利权)人：中山市神剑警用器材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：