本发明专利技术提供一种用于光伏降温的复合水凝胶及装置，包括包裹有高导热金属层的高聚物水凝胶层用于对光伏进行降温，高导热金属层上至少有一侧边的高聚物水凝胶层延伸出高导热金属层用于延伸至水中进行提水，所述高导热金属为导热率λ>50W/m K，本发明专利技术通过复合水凝胶实现对光伏板的降温，降低了热对光伏板的不良影响，并利用光伏废热驱动海水淡化实现了淡水生产，同时实现了太阳能的能源化与资源化利用，为太阳能的有序资源化做出了新的探索。为太阳能的有序资源化做出了新的探索。为太阳能的有序资源化做出了新的探索。
【技术实现步骤摘要】
一种用于光伏降温的复合水凝胶及装置
[0001]本专利技术属于光伏降温及废热海水淡化
，具体属于一种用于光伏降温的复合水凝胶及装置。
技术介绍
[0002]随着全球气候变暖，与传统能源储备的逐渐减少，光伏发电成为代替传统能源有效手段之一。目前的研究多注重于提升光伏板的能量转换效率，然而，由于运行过程中，光生载流子的辐射驰豫和非辐射弛豫所造成的光伏板温度的升高，使得光伏板在1sun下实际运行的表面温度高达60℃，据统计太阳能光伏板温度每升高1℃，填充因子下降0.1％～0.2％，致使发电能力下降0.4％～0.5％；此外，长时间高温运行将带给光伏板不可逆的损伤，大幅降低光伏板1能量转换效率，并缩短其寿命。因此，实时降低光伏板表面运行温度是提升其能量转换效率及使用寿命的当务之急。
[0003]人们针对光伏板散热提出了一系列策略：其中包括被动散热和主动散热两方面，一般情况下，被动冷却有自然对流和热管冷却，主动冷却有液浸式冷却、射流冲击冷却和通道冷却。被动散热主要应用自然定律散热，即通过与空气间的热对流将热量传递给空气，被动冷却结构简单、稳定性好，维护费用和成本效益更加占优，但由于光伏板较低的换热系数，致使光伏板产生的热量无法及时传递给空气，从而导致热量的累积，最终难以达到理想的降温效果。主动冷却需要额外功率的输入，通过外界做功使冷却介质吸收光伏板产生的热量，但由于外在做功需要消耗额外的能量，降低了光伏板的经济性，另外系统结构复杂性的提升，增加了运行维护成本。
[0004]由于人口增长及环境污染等问题导致淡水资源紧缺，海水淡化逐渐成为当今研究的热门课题，传统的海水淡化技术包括蒸馏法和反渗透法，水相变过程的高耗能限制了蒸馏法的发展，反渗透法中半透膜的制造及维护提升了海水淡化的成本。
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种用于光伏降温的复合水凝胶及装置，设计了用于光伏降温的高导热金属
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高聚物复合水凝胶，并通过复合水凝胶实现对光伏板的降温，降低了热对光伏板的不良影响，并利用光伏废热驱动海水淡化实现了淡水生产，同时实现了太阳能的能源化与资源化利用，为太阳能的有序资源化做出了新的探索。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于光伏降温的复合水凝胶，包括包裹有高导热金属层的高聚物水凝胶层用于对光伏进行降温，高导热金属层上至少有一侧边的高聚物水凝胶层延伸出高导热金属层用于延伸至水中进行提水，所述高导热金属为导热率λ>50W/mK。
[0007]进一步的，所述高导热金属包括泡沫铜、泡沫铝、泡沫铁、泡沫锡。
[0008]进一步的，所述高聚物包括聚乙烯醇PVA或聚丙烯酰胺PAM。
[0009]进一步的，所述高导热金属为泡沫铜，所述高聚物为聚乙烯醇PVA。
[0010]本专利技术提供一种用于光伏降温的复合水凝胶的制备方法，具体步骤如下：
[0011]S1根据需求选择模具，将高导热金属放在模具中，保证高导热金属至少有一侧边与模具侧壁有距离；
[0012]S2将高聚物溶液导入模具，使高聚物溶液没过高导热金属0.05cm～0.15cm；
[0013]S3对S2的模具进行反复冷冻解冻，得到乳白色固体凝胶，即复合水凝胶。
[0014]本专利技术提供一种光伏发电装置，包括光伏板、降温部和提水部，上述复合水凝胶上包含高导热金属的高聚物水凝胶层作为降温部，将降温部贴附在光伏板背面，延伸出高导热金属层的高聚物水凝胶层为提水部，提水部从光伏板背面延伸至水中用于将水分传送至光伏板背面的降温部。
[0015]进一步的，光伏板采用硅片。
[0016]本专利技术提供一种光伏发电海水淡化装置，包括自漂浮集水槽、上述复合水凝胶与上述光伏发电装置，所述自漂浮集水槽一侧壁设置光伏发电装置，光伏发电装置的提水部从漂浮集水槽一侧延伸至海水中；自漂浮集水槽剩余的侧壁上均粘贴有上述复合水凝胶，上述复合水凝胶中没有高导热金属的高聚物水凝胶层从自漂浮集水槽另一侧延伸至海水中。
[0017]进一步的，所述自漂浮集水槽由集水槽和粘接在其底部的聚氨酯泡沫得到，所述集水槽为PET集水槽。
[0018]本专利技术提供一种光伏发电海水淡化装置的运行方法，具体步骤如下：
[0019]S1光照下将海水淡化装置置于海面，光伏发电装置中的光伏板在光照下温度升高，光电转换效率下降，光伏发电装置的提水部通过毛细作用将水提取至光伏发电装置的降温部；
[0020]S2光伏板的热量转移至降温部中，光伏板热量降低，光电转换效率上升，降温部的复合水凝胶温度上升，其中水分受热蒸发形成水蒸气；
[0021]S3自漂浮集水槽剩余侧壁上粘贴的复合水凝胶中的水分自然蒸发，降低自漂浮集水槽剩余侧壁的温度，水蒸气于自漂浮集水槽侧壁内部凝结，于底部汇集为淡水。
[0022]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0023]本专利技术提供一种用于光伏降温的复合水凝胶，将高导热金属与高聚物复合水凝胶结合，高导热金属扮演高聚物复合水凝胶内部连续的导热网络，使得从光伏板吸收的热量能够在水凝胶内部均匀分布，并且凝胶自身的多孔形貌以及亲水官能团能够实现在无外界功作用下自发实现水从水体到凝胶中的提取，能快速将光伏板的热量转移，从而降低了光伏板与水凝胶整体系统的温度，提高了光伏板实际运行中的效率，避免了水凝胶的热损伤。
[0024]本专利技术提供一种光伏发电装置，将复合水凝胶上包含高导热金属的高聚物水凝胶层设置在光伏板背面，将延伸出高导热金属层的高聚物水凝胶层从光伏板背面延伸至水中，高聚物水凝胶层的多孔形貌以及亲水官能团能够实现在无外界功作用下自发实现水从水体到凝胶中的提取并将水传输至光伏板背面的包含高导热金属的高聚物水凝胶层，水是自然界中吸热最强的物质，并且水凝胶中亲水官能团与水之间的较强作用力能够抵消水分子之间的氢键作用力，从而产生一种具有特殊存在形式的水—“中间水”，该中间水具有相较于自由水更低的蒸发焓，意味着实现蒸发所需的能量减少，从而复合水凝胶中水分蒸发更多，能够快速地将光伏板自身产生的热量转移，将光伏板与水凝胶界面间的温度保持在
较低的水平，本专利技术的光伏发电装置在1sun照射下，光伏板温度降低23℃，光伏板运行效率提升1.7％。
[0025]本专利技术提供一种光伏发电海水淡化装置，将具有复合水凝胶的光伏发电装置和自漂浮集水槽结合，利用复合水凝胶提取海水，凝胶中的水吸收光伏板的热量实现水蒸气的蒸发，同时利用复合水凝胶自身的蒸发作用，降低自漂浮集水槽壁面的温度实现自漂浮集水槽中水蒸气的冷凝实现海水淡化，海水淡化速率为0.92kgm
‑2h
‑1。
[0026]进一步的，水凝胶中亲水官能团与水之间的较强作用力能够抵消水分子之间的氢键作用力，从而产生一种具有特殊存在形式的水—“中间水”，该中间水具有相较于自由水更低的蒸发焓，意味着实现蒸发所需的能量减少，即将光伏板产生的热量应用于水凝胶体系中水的蒸发相较本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于光伏降温的复合水凝胶，其特征在于，包括包裹有高导热金属层的高聚物水凝胶层用于对光伏进行降温，高导热金属层上至少有一侧边的高聚物水凝胶层延伸出高导热金属层用于延伸至水中进行提水，所述高导热金属为导热率λ>50W/mK。2.根据权利要求1所述的一种用于光伏降温的复合水凝胶，其特征在于，所述高导热金属包括泡沫铜、泡沫铝、泡沫铁、泡沫锡。3.根据权利要求1所述的一种用于光伏降温的复合水凝胶，其特征在于，所述高聚物包括聚乙烯醇PVA或聚丙烯酰胺PAM。4.根据权利要求1所述的一种用于光伏降温的复合水凝胶，其特征在于，所述高导热金属为泡沫铜，所述高聚物为聚乙烯醇PVA。5.权利要求1所述的一种用于光伏降温的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：S1根据需求选择模具，将高导热金属放在模具中，保证高导热金属至少有一侧边与模具侧壁有距离；S2将高聚物溶液导入模具，使高聚物溶液没过高导热金属0.05cm～0.15cm；S3对S2的模具进行反复冷冻解冻，得到乳白色固体凝胶，即复合水凝胶。6.一种光伏发电装置，其特征在于，包括光伏板(1)、降温部(21)和提水部(22)，权利要求1所述的复合水凝胶(2)上包含高导热金属的高聚物水凝胶层作为降温部(21)，将降温部(21)贴附在光伏板(1)背面，延伸出高导热金属层的高聚物水凝胶层为提水部(22)，提水部(22)从光伏板(1)背面延伸至水中用于将水分传送至光...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆云，赵世锋，蔡文芳，王云海，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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