CN116040723A - 基于辐射制冷的光伏海水淡化装置 - Google Patents

基于辐射制冷的光伏海水淡化装置 Download PDF

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CN116040723A CN202310001859.3A CN202310001859A CN116040723A CN 116040723 A CN116040723 A CN 116040723A CN 202310001859 A CN202310001859 A CN 202310001859A CN 116040723 A CN116040723 A CN 116040723A
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Abstract

本发明公开一种基于辐射制冷的光伏海水淡化装置,能够利用光伏海水淡化协同辐射制冷共同生产淡水和电力,提高发电效率和淡水生产效率。该装置包括:海水箱用于存储待淡化的海水;集水箱设置于海水箱侧面,用于收集淡化后的淡水;玻璃盖板,包括第一玻璃板块和第二玻璃板块,第一玻璃板块与第二玻璃板块连接呈八字型,第一玻璃板块设置于海水箱上方,第二玻璃板块设置于集水箱上方;集热膜设置于第一玻璃板块上,用于将第一预设波段光谱能量转换为热能;辐射制冷复合膜设置于玻璃盖板凸面的第二玻璃板块上,用于辐射制冷;界面蒸发模块设置于海水箱内,用于将海水蒸发,生成水蒸气;光伏电池设置于界面蒸发模块上方,用于进行光伏发电。

Description

基于辐射制冷的光伏海水淡化装置
技术领域
本发明涉及新能源技术领域,尤其涉及一种基于辐射制冷的光伏海水淡化装置。
背景技术
随着工业和技术的发展,化石燃料的燃烧产物对环境造成严重污染,一次能源日益枯竭。太阳能以其清洁和丰富的优势受到较多的关注。目前,太阳能利用最成熟、应用最广泛的是光伏电池技术。然而,光伏电池只能利用太阳光谱的一小部分,导致效率远未达到预期,同时还会产生大量废热,预热导致的光伏电池温度升高进一步降低了光伏电池的效率。另外,淡水资源短缺是目前面临的重要挑战之一。应用反渗透膜法及蒸馏法是市场中的主流。但现有的反渗透膜技术虽然前期成本较低,但后期维护即管理成本高且难度大。而蒸馏法设备造价高,且能源消耗大,不适合大规模海水淡化工程。辐射制冷技术提供了一个清洁的、无能耗的冷源,可以通过辐射制冷技术获取淡水资源。但相关技术中,在全天候时间段里,蒸发与冷凝的促进效果并未得到提升,无法在高太阳辐照情形下保持冷能效果的提升,或者在保持冷凝效果的情形下保持高蒸发效率。另外,冷凝效率低的同时,获取的能量品质也较低,产物均为淡水,较为单一化。
发明内容
为了解决上述技术问题的至少之一,本发明提出一种基于辐射制冷的光伏海水淡化装置,能够利用光伏海水淡化协同辐射制冷共同生产淡水和电力,且有效提高了发电效率和淡水生产效率。
一方面,本发明实施例提供了一种基于辐射制冷的光伏海水淡化装置,包括以下步骤:
海水箱,所述海水箱用于存储待淡化的海水;
集水箱,所述集水箱设置于所述海水箱侧面,所述集水箱用于收集淡化后的淡水;
玻璃盖板,所述玻璃盖板包括第一玻璃板块和第二玻璃板块,所述第一玻璃板块与所述第二玻璃板块连接呈八字型,所述第一玻璃板块设置于所述海水箱上方,所述第二玻璃板块设置于所述集水箱上方;其中,所述玻璃盖板的凸面向上;
集热膜,所述集热膜设置于所述玻璃盖板凸面的第一玻璃板块上,所述集热膜用于将第一预设波段光谱能量转换为热能;
辐射制冷复合膜,所述辐射制冷复合膜设置于所述玻璃盖板凸面的第二玻璃板块上,所述辐射制冷复合膜用于辐射制冷;
界面蒸发模块,所述界面蒸发模块设置于所述海水箱内,所述界面蒸发模块用于将所述海水蒸发,生成水蒸气;
光伏电池,所述光伏电池设置于所述界面蒸发模块上方,所述光伏电池用于根据穿过所述第一玻璃板块的第二预设波段光谱进行光伏发电。
根据本发明实施例的一种基于辐射制冷的光伏海水淡化装置,至少具有如下有益效果:本实施例通过将玻璃盖板设置于海水箱和集水箱上方,并在玻璃盖板的第一玻璃板块下方的海水箱中设置界面蒸发模块,以将海水箱内的海水进行蒸发,生成水蒸气,并通过界面蒸发模块提高蒸发效率。同时,本实施例通过界面蒸发模块上方设置的光伏电池利用穿过第一玻璃板块的光谱进行光伏发电。另外,玻璃盖板的第一玻璃板块与第二玻璃板块呈八字型连接,形成凸面和凹面,并且玻璃盖板凸面向上。本实施例在玻璃盖板凸面的第一玻璃板块上设置有集热膜,以将第一预设波段光谱能量转换为热能,提高第一玻璃板块的温度,缓解水蒸气在第一玻璃板块冷凝的问题。进一步地,本实施例在玻璃盖板凸面的第二玻璃板块上设置有辐射制冷复合膜,以通过辐射制冷复合膜进行辐射制冷,降低第二玻璃板块的温度,使得水蒸气能够较好地在第二玻璃板块上冷凝。接着,本实施例中在第二玻璃板块上冷凝形成的淡水能够沿着第二玻璃板块集中到集水箱中进行收集。本实施例通过光伏海水淡化协调辐射制冷共同生成淡水和电力,同时,光伏电池、辐射制冷复合膜以及集热膜能够有效提高太阳能光谱波段的利用率,有效拓宽太阳能的光谱利用范围。本实施例通过界面蒸发模块吸收光伏电池发电过程中产生的热量,并利用辐射制冷复合膜加快淡水蒸汽的冷凝速度以及降低光伏电池表面的温度,将辐射制冷和太阳能光伏水电联产良好耦合,能够有效的提高发电效率以及淡水生产效率。
根据本发明的一些实施例,所述辐射制冷复合膜包括:
金属反射层,所述金属反射层与所述第二玻璃板块接触,所述金属反射层用于反射第三预设波段光谱的太阳光;
辐射制冷薄膜,所述辐射制冷薄膜设置于所述金属反射层上方,所述辐射制冷薄膜用于反射第四预设波段光谱的太阳光。
根据本发明的一些实施例,所述装置还包括:
聚苯乙烯模块,所述聚苯乙烯模块设置于所述界面蒸发模块下方,所述聚苯乙烯模块用于使所述界面蒸发模块和所述光伏电池漂浮于所述海水箱中。
根据本发明的一些实施例,所述装置还包括:
电能存储模块,所述电能存储模块设置于所述海水箱侧面,所述电能存储模块用于存储所述光伏电池产生的电能。
根据本发明的一些实施例,所述光伏电池包括单晶硅电池、多晶硅电池和砷化镓电池中的任一种。
根据本发明的一些实施例,所述光伏电池与所述界面蒸发模块之间设置有导热硅胶,所述导热硅胶将所述光伏电池产生的热量传输至所述界面蒸发模块。
根据本发明的一些实施例,所述金属反射层的材料包括铝、银、金、铜中的任一种。
根据本发明的一些实施例,所述辐射制冷薄膜通过以下方法制得:
将丙酮、二甲基乙酰胺溶剂和聚甲基丙烯酸甲酯颗粒进行混合加热搅拌,得到混合液;
将二氧化钛加入所述混合液进行搅拌,得到原液;
根据所述原液制作得到所述辐射制冷薄膜。
根据本发明的一些实施例,所述根据所述原液制作得到所述辐射制冷薄膜,包括:
通过刮涂法将所述原液制成所述辐射制冷薄膜。
根据本发明的一些实施例,所述玻璃盖板的材料包括平板玻璃、特种玻璃中任一种。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于辐射制冷的光伏海水淡化装置结构示意图;
图2是本发明另一实施例提供的基于辐射制冷的光伏海水淡化装置结构示意图;
图3是本发明实施例提供的基于辐射制冷的光伏海水淡化装置侧视图。
具体实施方式
本申请实施例所描述的实施例不应视为对本申请的限制,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
在以下的描述中,涉及到“一些实施例”,其描述了所有可能实施例的子集,但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集,并且可以在不冲突的情况下相互结合。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的,不是旨在限制本申请。
在对本申请实施例进行介绍说明之前,首先对本申请中涉及的相关名词进行解释说明。
辐射制冷:使温度较高的物体向外界辐射能量以降低温度的方法。利用在真空环境中,互不接触的物体,因温度的不同彼此进行辐射热交换的原理,使高温物体降温。凡温度高于绝对零度的物体,都会产生电磁辐射。随着辐射物体材质、分子结构和温度等条件的不同,其辐射波长也各不相同。在红外辐射的波段里,从辐射的本质来讲,当分子中的原子或者原子团从高能量的振动状态转变到低能量的振动状态时,产生2.5μm至25μm波段的红外辐射。由科学家对大气光谱透过特性的分析可以知道,大气层对不同波长的电磁波有不同的透射率,透射率较高的波段称为“大气窗口”,例如0.3μm~2.5μm、3.2μm~4.8μm、7μm~14μm。大气层的光谱透过特性主要由大气层中的水蒸气、二氧化碳和臭氧决定的,它们的含量变化会引起透过率的变化,但是透射光谱的分布却变化不大。因此,地表上物体的热能可以通过辐射换热,将自身热量以7μm~14μm电磁波的形式通过“大气窗口”排放到温度接近绝对零度的外部太空,达到自身冷却的目的。
随着工业和技术的发展,化石燃料的燃烧产物对环境造成严重污染,一次能源日益枯竭。太阳能以其清洁和丰富的优势受到较多的关注。目前,太阳能利用最成熟、应用最广泛的是光伏电池技术。然而,光伏电池只能利用太阳光谱的一小部分,导致效率远未达到预期,同时还会产生大量废热,预热导致的光伏电池温度升高进一步降低了光伏电池的效率。另外,淡水资源短缺是目前面临的重要挑战之一。应用反渗透膜法及蒸馏法是市场中的主流。但现有的反渗透膜技术虽然前期成本较低,但后期维护即管理成本高且难度大。而蒸馏法设备造价高,且能源消耗大,不适合大规模海水淡化工程。辐射制冷技术提供了一个清洁的、无能耗的冷源,可以通过辐射制冷技术获取淡水资源。但相关技术中,在全天候时间段里,蒸发与冷凝的促进效果并未得到提升,无法在高太阳辐照情形下保持冷能效果的提升,或者在保持冷凝效果的情形下保持高蒸发效率。另外,冷凝效率低的同时,获取的能量品质也较低,产物均为淡水,较为单一化。
基于此,本发明的一个实施例提供了一种基于辐射制冷的光伏海水淡化装置,能够利用光伏海水淡化协同辐射制冷共同生产淡水和电力,且有效提高了发电效率和淡水生产效率。参照图1和图2,本实施例提供的基于辐射制冷的光伏海水淡化装置包括:海水箱140、集水箱160、玻璃盖板120、集热膜110、辐射制冷复合膜130、界面蒸发模块170以及光伏电池150。具体地,本实施例中海水箱140用于存储待淡化的海水。同时,本实施例中集水箱160设置于海水箱140侧面。本实施例通过集水箱160收集淡化后得到的淡水。进一步地,本实施例中玻璃盖板120呈八字型,分别设置有第一玻璃板块和第二玻璃板块。其中,第一玻璃板块设置在海水箱140上方,第二玻璃板块设置于集水箱160上方。容易理解的是,本实施例中第一玻璃板块和第二玻璃板块连接呈八字型,从而构建得到包括凸面和凹面的玻璃盖板120。本实施例中玻璃盖板120设置于海水箱140和集水箱160上方,并且玻璃盖板120的凸面向上,第一玻璃板块的一边与第二玻璃板块的一边连接,形成连接边,第一玻璃板块中与连接边相对的另一边与海水箱140连接,第二玻璃板块中与连接边相对的另一边与集水箱160连接,且第一玻璃板块与第二玻璃板块的连接边高于玻璃盖板120与海水箱140或集水箱160之间的连接边,即第二玻璃板块倾斜设置于集水箱160上,使得在第二玻璃板块上冷凝的淡水能够沿着倾斜的第二玻璃板块集中到集水箱160中进行回收。进一步地,本实施例在玻璃盖板120凸面的第一玻璃板块上设置有集热膜110,即在第一玻璃板块上方设置集热膜110。本实施例通过集热膜110将第一预设波段光谱能量转换为热能,以提高第一玻璃板块的温度,缓解由于第一玻璃板块温度较低导致水蒸气在第一玻璃板块上遇冷液化的问题。同时,本实施例通过倾斜的第一玻璃板块能够有效地将界面蒸发模块170蒸发的水蒸气导向第二玻璃板块,减少水蒸气的流失,使得水蒸气能够较好地在第二玻璃板块进行冷凝。
进一步地,本实施例在玻璃盖板120凸面的第二玻璃板块上设置有辐射制冷复合膜130,即在第二玻璃板块的上方设置了辐射制冷复合膜130,以通过辐射制冷复合膜进行辐射制冷,从而降低第二玻璃板块的温度,有效加速空气中的水蒸气以及自然蒸发海水中的水蒸气的冷凝。并且,在夜间辐射制冷复合膜130的制冷效果较佳,能够有效提高水蒸气冷凝的速率,从而达到全天候制淡的效果。另外,本实施例中通过界面蒸发模块170将海水箱内的海水进行蒸发,生成水蒸气。其中,界面蒸发模块170设置于海水箱内,界面蒸发模块170由界面蒸发材料构成。本实施例通过界面蒸发材料多孔纤维结构所具有的毛细力,将海水集中于一小片面积上,再利用热量快速蒸发界面蒸发材料中的海水,大大提升海水淡化制淡的速度与效率。同时,为了给界面蒸发模块170提供热能,提高海水蒸发的速率,本实施例将光伏电池150设置于界面蒸发模块170上方,从而使光伏电池150在吸收太阳辐射过程中产生的热量被相连的界面蒸发模块170吸收利用,提高海水蒸发速率。同样地,本实施例通过界面蒸发模块170吸收光伏电池150所产生的热量,缓解了光伏电池150在进行光伏发电过程中热量积聚导致光伏发电效率下降的问题。容易理解的是,本实施例通过光伏海水淡化与辐射制冷耦合生产淡水与电力,通过光伏电池150和辐射制冷复合膜130以及集热膜110共同吸收利用太阳能全光谱波段,有效拓宽了太阳能的光谱利用范围。同时,本实施例通过界面蒸发材料吸收光伏电池150在发电过程中产生的热量,并利用辐射制冷复合膜130加快淡水蒸汽的冷凝速度以及降低光伏电池150表面的温度,实现了辐射制冷与太阳能光伏水电联产的良好耦合,能够有效的提高发电效率以及淡水生产效率。
在本发明的一些实施例中,辐射制冷复合膜130包括金属反射层和辐射制冷薄膜。具体地,本实施例中金属反射层与第二玻璃板块接触,即金属反射层设置于第二玻璃板块上。同时,本实施例中辐射制冷薄膜设置于金属反射层上方。本实施例通过金属反射层反射第三预设波段光谱的太阳光,并通过辐射制冷薄膜反射第四预设波段光谱的太阳光,从而实现辐射制冷,降低第二玻璃板块的温度。本实施例中辐射制冷复合膜130为辐射制冷薄膜覆盖在金属层上,而辐射制冷薄膜作用是在8-13微米波段具有很高的发射率,同时,金属反射层则能够将0.3-2.5微米波段的太阳光线反射出去,从而达到更好的制冷效果。
参考图2和图3,在本发明的一些实施例中,本实施例提供的基于辐射制冷的光伏海水淡化装置还包括聚苯乙烯模块180。具体地,本实施例中聚苯乙烯模块180由聚苯乙烯材料构成,聚苯乙烯模块180设置于界面蒸发模块170下方。本实施例通过聚苯乙烯模块180为界面蒸发模块170和光伏电池150提供浮力,控制界面蒸发模块170与光伏电池150的重力等于浮力,使得界面蒸发模块170和光伏电池150能够漂浮于海水箱140中。容易理解的是,本实施例通过设置聚苯乙烯模块180对界面蒸发模块170进行支撑,使得界面蒸发模块170能够漂浮与海水箱140上,增大界面蒸发模块170的蒸发面,提高海水蒸发效率。同时,本实施例利用界面蒸发模块170上的光伏电池150进行光伏发电产生的热量进一步地提升界面蒸发模块170蒸发海水的效率,而通过界面蒸发模块170对光伏电池150产生的热量进行吸收,也能够缓解光伏电池150热量堆积导致的发电效率下降的问题,从而将发电与制淡较好地耦合。
参照图3,在本发明的一些实施例中,本实施例提供的基于辐射制冷的光伏海水淡化装置还包括电能存储模块190。具体地,本实施例中电能存储模块190设置于海水箱140侧面。本实施例通过电能存储模块190对光伏电池150产生的电能进行存储。本实施例中电能存储模块190与光伏电池150电连接与海水箱140两侧,能够有效对光伏电池150产生的电能进行收集。同时,需要说明的是,在本发明的一些实施例中,电能存储模块190活动设置于海水箱140侧面。本实施例中电能存储模块190能够进行拆卸。当电能存储模块190中的电能存储饱和后,可以进行更换,从而实现全天候持续工作。
在本发明的一些实施例中,本实施例的光伏电池150包括单晶硅电池、多晶硅电池和砷化镓电池中的任一种。具体地,本实施例中光伏电池150用于把太阳的光能直接转化为电能。本实施例中光伏电池150使用的是以硅为基底的硅太阳能电池,可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。其中,光伏电池通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流,而以光化学效应原理工作的太阳能电池则还处于萌芽阶段。太阳光照在半导体p-n结上,形成新的空穴--电子对。在p-n结电场的作用下,空穴由n区流向p区,电子由p区流向n区,接通电路后就形成电流。另外,本实施例中光伏电池150还包括砷化镓电池。其中,砷化镓电池是由砷化镓材料制成的太阳电池。由砷化镓制成的太阳电池禁带宽度较常规硅质太阳能电池宽,使其光电效率较常规硅质太阳能电池高,多结的更是达到50%以上。耐温性也较常规硅质电池高,但较脆,一般制成砷化镓薄膜覆于衬底上。
在本发明的一些实施例中,光伏电池150与界面蒸发模块170之间设置有导热硅胶。具体地,本实施例中通过导热硅胶连接光伏电池150与界面蒸发模块170,以通过导热硅胶将光伏电池150产生的热量传输至界面蒸发模块170。容易理解的是,本实施例通过导热硅胶将光伏电池150的热量传导至界面蒸发模块170的方式,能够较好地将光伏电池150产生的热量传导至界面蒸发模块170,减少热量流失,提高对光伏电池150产生的热量的利用,从而有效加快海水蒸发效率,促进淡水生产效率。
在本发明的一些实施例中,金属反射层的材料包括铝、银、金、铜中的任一种。具体地,本实施例通过金属反射层反射第三预设波段光谱的太阳光,例如,将0.3-2.5微米波段的太阳光线反射出去,以达到制冷效果。因此,本实施例中金属反射层的材料包括铝、银、金、铜中的任意一种,由于这些材料的反射率较高,能够有效将第三预设波段光谱的太阳光进行反射。因此,本实施例采用铝、银、金、铜中的任一种材料作为金属反射层的材料。需要说明的是,在本发明的一些实施例中,金属反射层还可以采用除了铝、银、金、铜中以外的其它具有高反射率的金属材料。
在本发明的一些实施例中,辐射制冷薄膜的制作方法包括但不限于以下步骤:
将丙酮、二甲基乙酰胺溶剂和聚甲基丙烯酸甲酯颗粒进行混合加热搅拌,得到混合液。
将二氧化钛加入混合液进行搅拌,得到原液。
根据原液制作得到辐射制冷薄膜。
在本具体实施例中,本实施例首先将丙酮、二甲基乙酰胺溶剂和聚甲基苯烯酸甲酯颗粒进行混合加热搅拌得到混合液,然后加入二氧化钛进行搅拌得到原液,从而根据原液制作得到辐射制冷薄膜。具体地,本实施例选用丙酮、二甲基乙酰胺(DMAC)溶剂以及聚甲基苯烯酸甲酯(PMMA)颗粒作为混合液原料进行加热搅拌,以得到混合液。本实施例将丙酮、二甲基乙酰胺溶剂以及聚甲基苯烯酸甲酯颗粒进行混合后,在恒温下进行预设时长的搅拌,以通过恒温电磁搅拌技术将各部分分子进行贴合,当搅拌至溶液成粘稠状时得到混合液。进一步地,本实施例在搅拌得到粘稠状的混合液后,向混合液中加入二氧化碳钛(TiO2),并继续进行搅拌,得到原液。最后,本实施例将原液制作成辐射制冷薄膜。
在本发明的一些实施例中,根据原液制作得到辐射制冷薄膜,包括但不限于:
通过刮涂法将原液制成辐射制冷薄膜。
在本具体实施例中,本实施例通过刮涂法将原液制成辐射制冷薄膜。具体地,本实施例通过刮涂法的方式将原液刮涂至金属反射层上方,制作得到辐射制冷薄膜。本实施例通过将原液屠宰金属反射层上方,然后在空气中进行干燥,利用丙酮的挥发性是得其余材料与水相分离,形成微和微纳米滴,最终形成涂层,即辐射制冷薄膜。容易理解的是,本实施例通过辐射制冷薄膜中的微孔或纳米孔能够有效地反向散射太阳光,同时,能够有效增强热发射率,从而实现辐射制冷。
在本发明的一些实施例中,玻璃盖板120的材料包括平板玻璃、特种玻璃中任一种。容易理解的是,在本具体实施例中,玻璃盖板120需要能够被太阳光穿透,使得光伏电池150能够根据第二预设波段光谱的太阳光进行光伏发电。因此,本实施中玻璃盖板120的材料采用平板玻璃或特种玻璃中的任一种。其中,特种玻璃可以为光学玻璃等。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明并不局限于上述实施方式,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种基于辐射制冷的光伏海水淡化装置,其特征在于,包括:
海水箱,所述海水箱用于存储待淡化的海水;
集水箱,所述集水箱设置于所述海水箱侧面,所述集水箱用于收集淡化后的淡水;
玻璃盖板,所述玻璃盖板包括第一玻璃板块和第二玻璃板块,所述第一玻璃板块与所述第二玻璃板块连接呈八字型,所述第一玻璃板块设置于所述海水箱上方,所述第二玻璃板块设置于所述集水箱上方;其中,所述玻璃盖板的凸面向上;
集热膜,所述集热膜设置于所述玻璃盖板凸面的第一玻璃板块上,所述集热膜用于将第一预设波段光谱能量转换为热能;
辐射制冷复合膜,所述辐射制冷复合膜设置于所述玻璃盖板凸面的第二玻璃板块上,所述辐射制冷复合膜用于辐射制冷;
界面蒸发模块,所述界面蒸发模块设置于所述海水箱内,所述界面蒸发模块用于将所述海水蒸发,生成水蒸气;
光伏电池,所述光伏电池设置于所述界面蒸发模块上方,所述光伏电池用于根据穿过所述第一玻璃板块的第二预设波段光谱进行光伏发电。
2.根据权利要求1所述的基于辐射制冷的光伏海水淡化装置,其特征在于,所述辐射制冷复合膜包括:
金属反射层,所述金属反射层与所述第二玻璃板块接触,所述金属反射层用于反射第三预设波段光谱的太阳光;
辐射制冷薄膜,所述辐射制冷薄膜设置于所述金属反射层上方,所述辐射制冷薄膜用于反射第四预设波段光谱的太阳光。
3.根据权利要求1所述的基于辐射制冷的光伏海水淡化装置,其特征在于,所述装置还包括:
聚苯乙烯模块,所述聚苯乙烯模块设置于所述界面蒸发模块下方,所述聚苯乙烯模块用于使所述界面蒸发模块和所述光伏电池漂浮于所述海水箱中。
4.根据权利要求1所述的基于辐射制冷的光伏海水淡化装置,其特征在于,所述装置还包括:
电能存储模块,所述电能存储模块设置于所述海水箱侧面,所述电能存储模块用于存储所述光伏电池产生的电能。
5.根据权利要求1所述的基于辐射制冷的光伏海水淡化装置,其特征在于,所述光伏电池包括单晶硅电池、多晶硅电池和砷化镓电池中的任一种。
6.根据权利要求1所述的基于辐射制冷的光伏海水淡化装置,其特征在于,所述光伏电池与所述界面蒸发模块之间设置有导热硅胶,所述导热硅胶将所述光伏电池产生的热量传输至所述界面蒸发模块。
7.根据权利要求2所述的基于辐射制冷的光伏海水淡化装置,其特征在于,所述金属反射层的材料包括铝、银、金、铜中的任一种。
8.根据权利要求2所述的基于辐射制冷的光伏海水淡化装置,其特征在于,所述辐射制冷薄膜通过以下方法制得:
将丙酮、二甲基乙酰胺溶剂和聚甲基丙烯酸甲酯颗粒进行混合加热搅拌,得到混合液;
将二氧化钛加入所述混合液进行搅拌,得到原液;
根据所述原液制作得到所述辐射制冷薄膜。
9.根据权利要求8所述的基于辐射制冷的光伏海水淡化装置,其特征在于,所述根据所述原液制作得到所述辐射制冷薄膜,包括:
通过刮涂法将所述原液制成所述辐射制冷薄膜。
10.根据权利要求1所述的基于辐射制冷的光伏海水淡化装置,其特征在于,所述玻璃盖板的材料包括平板玻璃、特种玻璃中任一种。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111003742A (zh) * 2019-12-06 2020-04-14 华北电力大学 一种太阳能光伏余热-焦耳热梯级利用的海水淡化系统
CN112340799A (zh) * 2020-10-19 2021-02-09 北京理工大学 一种双面加热式太阳能光伏/热海水淡化装置
CN115118218A (zh) * 2022-06-10 2022-09-27 武汉理工大学 一种基于辐射制冷的光伏温差发电装置
CN115159609A (zh) * 2022-07-06 2022-10-11 哈尔滨工业大学(深圳) 集气式太阳能海水淡化装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111003742A (zh) * 2019-12-06 2020-04-14 华北电力大学 一种太阳能光伏余热-焦耳热梯级利用的海水淡化系统
CN112340799A (zh) * 2020-10-19 2021-02-09 北京理工大学 一种双面加热式太阳能光伏/热海水淡化装置
CN115118218A (zh) * 2022-06-10 2022-09-27 武汉理工大学 一种基于辐射制冷的光伏温差发电装置
CN115159609A (zh) * 2022-07-06 2022-10-11 哈尔滨工业大学(深圳) 集气式太阳能海水淡化装置

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