【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器。
技术介绍
1、淡水资源短缺使得近年来涌现出了许多新的方法和设备用于制取淡水，其中，最常见的技术包括蒸馏法和反渗透法，常被用于从海水甚至污水中获取纯净水。然而，传统海水淡化技术存在着高能耗、高成本等问题。为了可以更经济、更高效的获取水资源，一种很有前途的利用可持续能源进行大规模水净化的太阳能海水淡化技术应运而生。在空气/液体界面将太阳能转化为热能的太阳能驱动蒸发被认为是最有前途的可持续解决水资源短缺的方案之一。光热淡化海水装置凭着优异的光热转换效率以及蒸发速率，在海水淡化、电力产生、二氧化碳捕获、重金属回收、蒸汽杀菌、油水分离等领域的应用引起了研究者的极大兴趣。
2、在太阳能驱动的水蒸发中，光热材料的设计，例如，半导体，聚合物，碳基和等离子体材料，是提高热转换效率的关键。金属氧化物半导体材料作为光热材料在太阳能海水淡化研究中很有前途，受益于其较高的环境稳定性、带隙可调节性、无毒和低成本等优点，这种材料拥有优异的光热转换能力和宽带光吸收，常被用于研究太阳能蒸发。但在海水连续蒸发过程中，光热蒸发表面会出现盐沉积的问题，影响了光的吸收，而且阻碍了水的运输，导致蒸发性能急剧下降。另外，目前光吸收器对太阳辐射强度非常敏感，界面蒸发系统在间歇性太阳辐射时存在能源管理不善的问题，降低了整体光热转换效率，阻碍了其实际应用。辐射强度减弱的太阳能，热量不足以维持高效蒸发过程的能源供应，导致蒸发性能大幅降低。当光照资源丰富的条件下，热量也会不可避免地向环境或水体散失，造成能源的浪费。p>
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术目的旨在提供一种不受间歇性光强影响，在无光照条件下可持续进行界面蒸发的光热蒸发器。
2、技术方案：本专利技术所述的基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，包括石蜡储热层、凝胶导水层和光热转换层；还包括聚乙烯泡沫壳体，石蜡储热层、凝胶导水层和光热转换层依次放入顶部开口的聚乙烯泡沫壳体中；所述光热转换层粘黏在凝胶导水层上，所述石蜡储热层中设有沿纵向延伸的通孔i，聚乙烯泡沫壳体底部设有与通孔i对应的通孔ii；还包括输水介质(导水芯)，输水介质一端与凝胶导水层接触，输水介质另一端依次穿过通孔i和通孔ii并伸出通孔ii外，当光热蒸发器漂浮在液面上时，输水介质另一端依次穿过通孔i和通孔ii后伸入水体中。
3、其中，所述通孔i的孔径为不小于3mm。
4、其中，所述输水介质为棉花或无尘纸。
5、其中，所述石蜡储热层的厚度为1cm，其相变温度为52～54℃。
6、其中，所述光热转换层采用如下方法制备而成，具体为：称量氯化镍、氯化钴、氯化铵和氢氧化钠溶解于去离子水，将混合溶液密封放入烘箱中加热；加热后自然冷却至室温，用去离子水和乙醇洗涤，再进行冷冻干燥得到镍钴双金属氢氧化物；将镍钴双金属氢氧化物在空气下高温煅烧，得到黑色镍钴双金属氧化物粉末；将镍钴双金属氧化物粉末负载于无尘纸上，在真空干燥箱中干燥后得到光热转换层。
7、本专利技术制得的黑色镍钴双金属氧化物微观形貌为规则的纳米花结构，纳米花结构有助于太阳光在其中的折射和重吸收，当纳米结构的尺寸与入射光的波长相匹配时，折射率性质就会发生变化，光被困在纳米结构中，随后被多次反射吸收，从而提高对光的吸收效率，进而提高光热转换效率。
8、其中，氯化镍、氯化钴、氯化铵和氢氧化钠的质量比为35.5～35.6：142.7～142.8：214：55。
9、其中，在烘箱中加热的反应温度为55℃，反应时间为15小时。
10、其中，镍钴双金属氢氧化物在空气环境中高温煅烧，升温速率为5℃/min，煅烧温度为350℃，反应时间为2h。
11、其中，所述凝胶导水层为海藻酸钙水凝胶，海藻酸钙水凝胶采用如下方法制备而成，具体为：将海藻酸钠溶于去离子水中形成海藻酸钠溶液，将三聚氰胺海绵完全浸润在海藻酸钠溶液中，并在-10℃下冷冻；将冷冻好的海藻酸钠海绵浸泡在浓度为5mg/ml的氯化钙溶液中过夜，形成海藻酸钙水凝胶。海藻酸钠海绵浸泡在氯化钙溶液中，海藻酸钠中的na+被ca+取代，然后海藻酸钙分子被ca+相互连接，形成多孔结构；三聚氰胺海绵在体系中起骨架支撑作用。海藻酸钙水凝胶的厚度为4～5mm。
12、本专利技术光热转换层采用微观形貌为规则纳米花结构的镍钴双金属氧化物，该花状片层结构对入射光进行多次折射并重复吸收，使光热转换层具有优异的光吸收能力和光热转换能力；海藻酸钙水凝胶具有优异的亲水性和丰富的孔隙结构，海藻酸钙水凝胶利用其丰富孔隙结构的毛细作用持续输送水分并降低蒸发焓，从而极大地促进水的蒸发，在通过凝胶毛细作用力将水运输到光热层蒸发界面处的同时截留盐分，从而能够有效避免界面蒸发过程中盐分在光热蒸发表面的沉积。
13、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著的优点：本专利技术蒸发器能够用于海水淡化，本专利技术蒸发器通过多层结构的协同作用有效增强了其光热吸收能力，从而提高了蒸发效率，同时还能够有效防止海水中盐分在光热蒸发表面的积累，使其具有稳定的循环蒸发性能；最后具有相变储热材料的三层结构，还可以储存大量来自太阳照明的光热能量作为潜热，并在缺乏阳光的情况下释放出来，降低间歇光热带来的不利影响，保证在无光照条件下可持续进行界面蒸发；本专利技术蒸发器光热蒸发性能好，可保证海水的持续蒸发。
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1.一种基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，其特征在于：包括石蜡储热层、凝胶导水层和光热转换层；还包括聚乙烯泡沫壳体，石蜡储热层、凝胶导水层和光热转换层依次放入顶部开口的聚乙烯泡沫壳体中；所述光热转换层粘黏在凝胶导水层上，所述石蜡储热层中设有沿纵向延伸的通孔I，聚乙烯泡沫壳体底部设有与通孔I对应的通孔II；还包括输水介质，输水介质一端与凝胶导水层接触，输水介质另一端依次穿过通孔I和通孔II并伸出通孔II外，当光热蒸发器漂浮在液面上时，输水介质另一端依次穿过通孔I和通孔II后伸入水体中。
2.根据权利要求1所述的基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，其特征在于：所述通孔I的孔径为不小于3mm。
3.根据权利要求1所述的基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，其特征在于：所述输水介质为棉花或无尘纸。
4.根据权利要求1所述的基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，其特征在于：所述石蜡储热层的厚度为1cm，其相变温度为52～54℃。
5.根据权利要求1所述的基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，其特征在于：所述光热转换层采用如下方法制备而成，具体为：称量氯化镍
6.根据权利要求5所述的基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，其特征在于：氯化镍、氯化钴、氯化铵和氢氧化钠的质量比为35.5～35.6：142.7～142.8：214：55。
7.根据权利要求5所述的基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，其特征在于：在烘箱中加热的反应温度为55℃，反应时间为15小时。
8.根据权利要求5所述的基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，其特征在于：镍钴双金属氢氧化物在空气环境中高温煅烧，升温速率为5℃/min，煅烧温度为350℃，反应时间为2h。
9.根据权利要求1所述的基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，其特征在于：所述凝胶导水层为海藻酸钙水凝胶，海藻酸钙水凝胶采用如下方法制备而成，具体为：将海藻酸钠溶于去离子水中形成海藻酸钠溶液，将三聚氰胺海绵完全浸润在海藻酸钠溶液中，并在-10℃下冷冻；将冷冻好的海藻酸钠海绵浸泡在浓度为5mg/mL的氯化钙溶液中过夜，形成海藻酸钙水凝胶。
10.根据权利要求9所述的基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，其特征在于：海藻酸钙水凝胶的厚度为4～5mm。
...【技术特征摘要】
1.一种基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，其特征在于：包括石蜡储热层、凝胶导水层和光热转换层；还包括聚乙烯泡沫壳体，石蜡储热层、凝胶导水层和光热转换层依次放入顶部开口的聚乙烯泡沫壳体中；所述光热转换层粘黏在凝胶导水层上，所述石蜡储热层中设有沿纵向延伸的通孔i，聚乙烯泡沫壳体底部设有与通孔i对应的通孔ii；还包括输水介质，输水介质一端与凝胶导水层接触，输水介质另一端依次穿过通孔i和通孔ii并伸出通孔ii外，当光热蒸发器漂浮在液面上时，输水介质另一端依次穿过通孔i和通孔ii后伸入水体中。
2.根据权利要求1所述的基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，其特征在于：所述通孔i的孔径为不小于3mm。
3.根据权利要求1所述的基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，其特征在于：所述输水介质为棉花或无尘纸。
4.根据权利要求1所述的基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，其特征在于：所述石蜡储热层的厚度为1cm，其相变温度为52～54℃。
5.根据权利要求1所述的基于镍钴双金属氧化物的光热蒸发器，其特征在于：所述光热转换层采用如下方法制备而成，具体为：称量氯化镍、氯化钴、氯化铵和氢氧化钠溶解于去离子水，将混合溶液密封放入烘箱中加热；加热后自然冷却至室温，用去离子水和乙醇洗涤，再进行冷冻干燥得到镍...
【专利技术属性】
技术研发人员：卞婷，李成萍，左林致，程龙，李阳，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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