一种基于光电转化的海水淡化与碳捕集装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种基于光电转化的海水淡化与碳捕集装置。本发明专利技术涉及海水淡化技术领域，本发明专利技术为能够将一循环流程中产生的CO2进行回收捕集，并在淡化过程采用清洁方式，本身不产生碳排放，同时，还可以将光能等清洁能源充分利用作为能源之一，将全系统余热充分利用，实现系统智能化热管理。本发明专利技术可对传统海水淡化工程加以改造升级，添加光热模块以及固碳模块进行大规模应用，综合提高海洋资源的开发效率。综合提高海洋资源的开发效率。综合提高海洋资源的开发效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光电转化的海水淡化与碳捕集装置


[0001]本专利技术涉及海水淡化
，是一种基于光电转化的海水淡化与碳捕集装置。

技术介绍

[0002]海水淡化：目前常用的海水淡化方法包括：蒸馏法与膜处理法。其中，蒸馏法是指利用热能进行海水淡化的方法，包括多级闪蒸、多效蒸发、压汽蒸馏、海冰淡化法等。而膜处理法主要是利用膜的选择透过性进行盐水分离达到海水淡化的目的，主要包括反渗透法和电渗析法。
[0003]目前利用新能源，如太阳能，风能，海洋能，地热能等进行海水淡化的技术日益完善。将可再生能源与海水淡化技术结合带来了巨大经济效益，但也存在不稳定性，受制于外界环境的影响。本专利利用太阳能为主，余热为辅，混合供能的方式进行海水淡化，大大增强了传统淡化的稳定性，能量利用效率。
[0004]碳捕集技术：目前世界上碳捕集技术主要应用于航空，船舶，大型工厂等领域。这些领域一般应用场景单一，尚未实现能量多级利用，模块化不健全。最为常见的碳捕集技术为物理固碳，是利用二氧化碳与其他气体临界温度温度不同而进行液化分离的方式，该方式能耗巨大，固定的二氧化碳难以储存，且需要再加工才可进一步利用。而电化学固碳方式则具有能耗小，产物品质优良，易储存等特性，日益成为碳捕集的不二之选。本专利利用海水以及太阳能进行电化学固碳，并充分利用余热，同时实现海水再淡化的目的，做到三位一体，实现模块化淡化固碳过程。

技术实现思路

[0005]本专利技术为能够将一循环流程中产生的CO2进行回收捕集，并在淡化过程采用清洁方式，本身不产生碳排放，同时，还可以将光能等清洁能源充分利用作为能源之一，将全装置余热充分利用，实现装置智能化热管理。
[0006]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0007]本专利技术提供了一种基于光电转化的海水淡化与碳捕集装置，本专利技术提供了以下技术方案：
[0008]一种基于光电转化的海水淡化与碳捕集装置，所述装置包括：
[0009]光热模块，所述光热模块通过光伏产电与外加电源对电解池、真空泵装置供电，光热模块将光伏板产电过程中产生的废热，以及电解过程中产生的废热进行富集，使得淡化室进料海水升温，为膜蒸馏提供温差动力，从而推进淡化过程的快速进行；
[0010]淡化模块，所述淡化模块采用空气隙膜蒸馏法，使海水在温差动力下透过疏水膜，减少电能与化石能源的消耗，同时淡化过程不产生CO2；
[0011]电解模块，所述电解模块通过电解反应将空气中的CO2转化为CH4有机物。
[0012]优选地，所述光热模块包括光伏板、总电源、微型真空泵和换热铜管；
[0013]换热铜管平铺在光伏板内，微型真空泵开始工作，进料海水流经光伏板底面，光伏板接收太阳能热量，海水沿程吸热，流出出料海水。
[0014]优选地，所述淡化模块位于光热模块下方，在对光热模块进行降温同时能有效利用余热，且为电解装置提供高浓度原料液，淡化室上方与光热模块相连，下方有两个出口，一为净水出口，一为电解原料液出口。
[0015]优选地，在一定初始温度的海水进入膜蒸馏淡化室，启动外加电源，在电热陶瓷片的作用下被进一步加热，达到膜蒸馏温度需求，开始膜蒸馏。
[0016]优选地，膜蒸馏的主产物为淡水，副产物为浓盐水，前者经由淡化室二层腔室进行富集，后者则进入下一步电解捕碳池中，作为电解液的补充原料。
[0017]优选地，所述电解模块包括三个腔室，为I室，II室，III室；
[0018]I室下方有一出口与外界相连，实现物质交换，I室与II室有一孔洞，表面覆盖阳离子交换膜，实现Na+交互，II室前方下端开口，与淡化室废液口相连，是电解室原料进口之一，中部由一隔板分开，上端留一进气口，与III室相连，是固碳主要原材料来源；
[0019]II室下端与III室相连，孔洞表面覆盖阴离子交换膜，实现CL交互；
[0020]III室有两外界口，上方为出气口，与储料室相连，产出固碳产物，下方产出废液，进行后续加工处理。
[0021]优选地，电解室I，III室上方有两电极，与光热模块相连用以获取清洁能源，电极表面覆盖纳米铜，能进一步增强电解效率。
[0022]优选地，电解反应的主产物为CH4，副产物为电解废液，通过气体收集装置进行气态产物收集，电解废液收集后等待后续处理。
[0023]一种海水淡化装置，所述装置基于如一种基于光电转化的海水淡化与碳捕集装置。
[0024]一种碳捕捉装置，所述装置基于如一种基于光电转化的海水淡化与碳捕集装置。
[0025]本专利技术具有以下有益效果：
[0026]本专利技术与现有技术相比：
[0027]本专利技术淡化后富含离子的浓海水作为电解液的补充来源，为碳捕集环节提供较为稳定、高效的反应环境；而电解反应也将能够将海水中的一部分杂质凝结沉淀，一定程度上能起到净化海水的作用；太阳光热在整个装置中都不可或缺，既是能量来源，又能提升淡化效率，属于“点睛之笔”。该装置未来可适用于各种中小型海水淡化工厂，同时能将工厂排出的废气进行碳捕集，同时，配合大型光伏场，在光电双能的高效催化下，淡化效率与固碳效率将进一步提升。
[0028]本专利技术余热再利用，加快淡化过程：通过循环式液冷换热器为光伏板降温，可以实现智能化有效温控，吸热后的海水为膜蒸馏淡化环节提供一定温差动力增益，同时副产物浓盐水可以快速进入电解模块，为电解反应提供一定的初始温度增益。
[0029]本专利技术应用场景十分广泛：目前本专利技术可应用于海洋开发，可对传统海水淡化工
程加以改造升级，添加光热模块以及固碳模块进行大规模应用，综合提高海洋资源的开发效率。考虑到地方环境差异，可利用各地区优势采用其他功能方式，如应用于赤道附近可考虑添加地热能的应用，进一步增强装置能量的多级利用，亦或者在地区崎岖的场景利用高度差作为淡化模块向光热模块提供冷却液的原动力，减少能量损耗等。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为模块化示意图；
[0032]图2为总体方案图；
[0033]图3为光热模块冷却工作示意图；
[0034]图4为膜蒸馏淡化法；
[0035]图5为电解设计图。
具体实施方式
[0036本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光电转化的海水淡化与碳捕集装置，其特征是：所述装置包括：光热模块，所述光热模块通过光伏产电与外加电源对电解池、真空泵装置供电，光热模块将光伏板产电过程中产生的废热，以及电解过程中产生的废热进行富集，使得淡化室进料海水升温，为膜蒸馏提供温差动力，从而推进淡化过程的快速进行；淡化模块，所述淡化模块采用空气隙膜蒸馏法，使海水在温差动力下透过疏水膜，减少电能与化石能源的消耗，同时淡化过程不产生CO2；电解模块，所述电解模块通过电解反应将空气中的CO2转化为CH4有机物。2.根据权利要求1所述的装置，其特征是：所述光热模块包括光伏板、总电源、微型真空泵和换热铜管；换热铜管平铺在光伏板内，微型真空泵开始工作，进料海水流经光伏板底面，光伏板接收太阳能热量，海水沿程吸热，流出出料海水。3.根据权利要求2所述的装置，其特征是：所述淡化模块位于光热模块下方，在对光热模块进行降温同时能有效利用余热，且为电解系统提供高浓度原料液，淡化室上方与光热模块相连，下方有两个出口，一为净水出口，一为电解原料液出口。4.根据权利要求3所述的装置，其特征是：在一定初始温度的海水进入膜蒸馏淡化室，启动外加电源，在电热陶瓷片的作用下被进一步加热，达到膜蒸馏温度需求，开始膜蒸馏。5.根据权利要求4所述的装置，其特征是：膜蒸馏的主产物为淡水，副...

【专利技术属性】
技术研发人员：何玉荣，唐天琪，乔昱文，吕俊岩，曲梓豪，王钧涛，袁艺，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：