高效率大气集水器及其使用方法技术

本文提供用于从周围空气捕集水的集水系统以及这类系统的使用方法。所述系统和方法使用捕水材料从空气中吸收水。举例来说，所述捕水材料可为金属有机骨架。所述系统和方法以水汽形式解吸此水，并且将所述水汽冷凝成液态水并进行收集。所述液态水适合用作饮用水。所述液态水适合用作饮用水。所述液态水适合用作饮用水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高效率大气集水器及其使用方法
[0001]相关申请案的交叉引用
[0002]本申请案主张2020年2月14日申请的第62/976,824号美国临时专利申请案和2020年7月17日申请的第63/053,428号美国临时专利申请案的优先权，其中的每一篇均以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本公开大体上涉及集水，且更具体来说，涉及用于使用金属有机骨架和/或其它捕水材料从周围空气中集水的系统和方法。

技术介绍

[0004]世界上有很大一部分人口正经历着水资源短缺。在大气中以蒸汽和水滴形式存在的水是一种可以用来解决全球水问题的自然资源。从潮湿空气中结露和雾捕集是试图从空气中捕集水的实例，但这类工艺需要经常存在100％相对湿度或大量的能量。因此，这类从空气中捕集水的工艺并非商业上可行的解决方案。大体参见金姆(Kim)等人的《科学》第356期，第430
‑
434页(2017年)(Science 356,430
‑
434(2017))。
[0005]所属领域中所需要的是商业上可行的系统和方法，这些系统和方法可以从周围的空气中以最低的能量需求集水，并可以由低品位的能源(例如，阳光)提供动力。

技术实现思路

[0006]在一些方面中，提供一种用于从周围空气捕集水的集水系统，其包括：吸收/解吸单元、至少一个冷凝器和至少一个空气循环单元。在一些实施例中，吸收单元包括多个模块和模式移位结构。
[0007]在一些实施例中，所述多个模块被构造成使得至少一个模块在吸收模式中操作，同时剩余模块中的至少一个在解吸模式中操作，其中每个模块包括至少一个结构元件，其中每个结构元件的至少一部分支撑至少一种捕水材料，其中所述至少一种捕水材料当所述模块处于吸收模式中时从周围空气吸收水，并且当所述模块处于解吸模式中时以水汽形式解吸水。
[0008]在一些实施例中，模式切换结构被构造成同时地将至少一个模块从吸收模式切换到解吸模式并且将至少一个模块从解吸模式切换到吸收模式。在一些实施例中，所述模式切换结构包括旋转机构，其中所述多个模块连接到所述旋转机构并且布置成旋转式构型。
[0009]在一些实施例中，至少一个冷凝器定位成靠近处于解吸模式中的所述至少一个模块，且被构造成将水汽冷凝成液态水。
[0010]在一些实施例中，至少一个空气循环单元被构造成将周围空气抽吸到处于吸收模式中的每个模块中，进而帮助至少一种捕水材料从周围空气吸收水。
[0011]在一些方面中，提供一种用于从周围空气捕集水的集水系统，其包括：吸收/解吸单元、至少一个冷凝器和至少一个空气循环单元。
[0012]在一些变化形式中，所述吸收/解吸单元包括至少一个结构元件，其中每个结构元件的至少一部分支撑至少一种捕水材料，其中所述至少一种捕水材料当处于吸收模式中时从周围空气吸收水，并且当处于解吸模式中时以水汽形式解吸水。在一些实施例中，所述至少一个结构元件是导电元件，且通过电力流动以电阻方式加热导电元件以促进从涂布于导电元件上的捕水材料解吸水。
[0013]在一些实施例中，至少一个冷凝器定位成靠近所述至少一个结构元件，且被构造成将水汽冷凝成液态水。
[0014]在一些实施例中，所述至少一个空气循环单元被构造成同时(i)将周围空气抽吸到在吸收模式中操作的所述至少一个模块中，进而帮助所述模块中的所述至少一种捕水材料从周围空气吸收水，以及(ii)进行空气循环以冷却所述至少一个冷凝器。
[0015]在一些方面中，提供一种用于从周围空气捕集水的集水系统，其包括：吸收/解吸单元、至少一个冷凝器和至少一个空气循环单元。在一些实施例中，所述吸收/解吸单元包括布置成旋转式构型的多个模块和旋转机构。
[0016]在一些实施例中，每个模块包括至少一个导电元件，其中每个导电元件的至少一部分涂布有至少一种捕水材料，其中所述至少一种捕水材料当所述模块处于吸收模式中时从周围空气吸收水，并且当所述模块处于解吸模式中时以水汽形式解吸水。
[0017]在一些实施例中，所述多个模块安装到所述旋转机构上，且被构造成同时地将至少一个模块从吸收模式切换到解吸模式并且将至少一个模块从解吸模式切换到吸收模式。
[0018]在一些实施例中，至少一个冷凝器定位成靠近处于解吸模式中的所述至少一个模块，且被构造成将水汽冷凝成液态水。
[0019]在一些实施例中，至少一个空气循环单元被构造成将周围空气抽吸到处于吸收模式中的每个模块中并且在所述吸收/解吸单元中进行空气循环，进而帮助所述至少一种捕水材料从周围空气吸收水。
附图说明
[0020]可参考结合包含在说明书中的附图进行的以下描述最好地理解本申请案。图式在本文中不按比例绘制。
[0021]图1描绘涂布有捕水材料的示范性板状结构元件。
[0022]图2A和2B描绘通过涂布有捕水材料的多个示范性结构元件的空气流。
[0023]图3A描绘装纳有通过框架固持在一起的涂布有捕水材料的多个结构元件的示范性模块。图3B和3C(分解视图)描绘示范性吸收/解吸单元，组成六个模块，布置成旋转式构型并安装到旋转基座(旋转式转盘)上。
[0024]图4A描绘旋转式构型的示范性模块布置。在此图中，模块1到5处于吸收模式，且模块6处于解吸模式。图4B描绘展示每个示范性步骤中的每个模块的模式的表。举例来说，在步骤6中，模块2到6处于吸收模式中，且模块1处于解吸模式中。
[0025]图5A和5B描绘具有旋转式结构或转盘的示范性集水系统。图5C和5D描绘示范性循环式环境温度冷凝器，每个图的右侧是设备的分解视图。
[0026]图6描绘涂布有捕水材料的示范性板状结构元件经历解吸。
[0027]图7描绘使用本文中描述的集水系统进行吸收、解吸和冷凝以从大气中收集水的
示范性过程。
[0028]图8A、8B和8C描绘展示示范性集水系统中的模块重量改变的图表。图8A描绘处于吸收模式中的模块的重量增加。图8B描绘处于解吸模式中的模块的重量减小。图8C描绘在多个吸收/解吸循环期间的模块的重量改变。
[0029]图9描绘展示在大于1,000个吸收/解吸循环的过程中的各个时间点处测量的示范性集水系统的相对吸水性的图表。
[0030]图10描绘在设计和布置结构元件以允许水从周围空气扩散到捕水材料中考虑的参数的示范性示意图。此图不按比例绘制。
具体实施方式
[0031]以下描述阐述示范性方法、参数等。然而，应认识到，这类描述不打算作为对本公开的范围的限制，而是打算提供示范性实施例的描述。
[0032]在一些方面中，本文提供用于从周围空气捕集水的集水系统。在一些实施例中，所述系统至少包含吸收/解吸单元、至少一个冷凝器和至少一个空气循环单元。吸收/解吸单元具有含捕水材料的多个模块。当系统在稳定状态中操作时，所述模块中的至少一个处于吸收模式中，且同时，剩余模块中的至少一个处于解吸模式中，在吸收模式中，给定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于从周围空气捕集水的集水系统，其包括：吸收/解吸单元，其包括：多个模块，其被构造成使得至少一个模块在吸收模式中操作，同时剩余模块中的至少一个在解吸模式中操作，其中每个模块包括至少一个结构元件，其中每个结构元件的至少一部分支撑至少一种捕水材料，其中所述至少一种捕水材料当所述模块处于吸收模式中时从周围空气吸收水，并且当所述模块处于解吸模式中时以水汽形式解吸水，模式切换结构，其被构造成同时地将至少一个模块从吸收模式切换到解吸模式并且将至少一个模块从解吸模式切换到吸收模式；至少一个冷凝器，其定位成靠近处于解吸模式中的所述至少一个模块，且被构造成将水汽冷凝成液态水；和至少一个空气循环单元，其被构造成将周围空气抽吸到处于吸收模式中的每个模块中，进而帮助所述至少一种捕水材料从周围空气吸收水。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述模式切换结构包括旋转机构，其中所述多个模块连接到所述旋转机构并且布置成旋转式构型。3.根据权利要求1或2所述的系统，其另外包括至少一个蒸汽重新引导单元，所述至少一个蒸汽重新引导单元被构造成将从处于解吸模式中的所述至少一个模块解吸的水汽重新引导到所述至少一个冷凝器。4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的系统，其中每个模块另外包括将所述结构元件固持在一起的框架。5.一种用于从周围空气捕集水的集水系统，其包括：吸收/解吸单元，其包括：至少一个结构元件，其中每个结构元件的至少一部分支撑至少一种捕水材料，其中所述至少一种捕水材料当处于吸收模式中时从周围空气吸收水，并且当处于解吸模式中时以水汽形式解吸水；至少一个冷凝器，其定位成靠近所述至少一个结构元件，且被构造成将水汽冷凝成液态水；和至少一个空气循环单元，其中所述至少一个空气循环单元被构造成同时(i)将周围空气抽吸到在吸收模式中操作的所述至少一个模块中，进而帮助所述模块中的所述至少一种捕水材料从周围空气吸收水，以及(ii)进行空气循环以冷却所述至少一个冷凝器。6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的系统，其中所述至少一个结构元件是导电元件。7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的系统，其中所述吸收/解吸单元被构造成直接加热所述至少一个结构元件并且将废热减到最少。8.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的系统，其另外包括连接到所述至少一个结构元件或定位在所述至少一个结构元件附近的至少一个热交换歧管。9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的系统，其中所述至少一个结构元件是至少
一个板。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述至少一个板以径向或彼此平行的方式布置在所述模块内。11.一种用于从周围空气捕集水的集水系统，其包括：吸收/解吸单元，其包括：布置成旋转式构型的多个模块，其中每个模块包括至少一个导电元件，其中每个导电元件的至少一部分涂布有至少一种捕水材料，其中所述至少一种捕水材料当所述模块处于吸收模式中时从周围空气吸收水，并且当所述模块处于解吸模式中时以水汽形式解吸水；旋转机构，其中所述多个模块安装到所述旋转机构上，且被构造成同时地将至少一个模块从吸收模式切换到解吸模式并且将至少一个模块从解吸模式切换到吸收模式；至少一个冷凝器，其定位成靠近处于解吸模式中的所述至少一个模块，且被构造成将水汽冷凝成液态水；和至少一个空气循环单元，其被构造成将周围空气抽吸到处于吸收模式中的每个模块中并且在所述吸收/解吸单元中进行空气循环，进而帮助所述至少一种捕水材料从周围空气吸收水。12.根据权利要求11所述的系统，其另外包括至少一个蒸汽重新引导单元，所述至少一个蒸汽重新引导单元被构造成将从处于解吸模式中的所述至少一个模块解吸的水汽重新引导到所述至少一个冷凝器。13.根据权利要求11或12所述的系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：泰伯，
申请(专利权)人：水收集公司，
类型：发明
国别省市：