基本信息
- 项目名称：
- 一种太阳能空气水分采集装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品为一种利用太阳能从空气中简单、方便地提取出淡水的装置，可有效地从空气中采集水分并冷凝成水，每日产水量达到10升，能够满足4-5个成年人的饮水需求。本作品结构简单，涉及的技术比较成熟，维护和使用方便，节约人力、能源，适合海岛等日照强、空气湿度大、人员少的地区，有望为海岛地区和海上作业提供一种方便有效的淡水保障设备。
- 详细介绍：
- 本作品主要包括冷凝模块和吸水蒸腾模块两部分。 吸水蒸腾模块为不锈钢金字塔结构，内有三层金属网格和顶部金属漏斗，金属漏斗底端接一金属管，贯穿三层金属网格直达底部（与底部留有一定空隙），四面为可向下打开的铝合金边框的玻璃门。吸水材料放置于金属网上，由吸附了饱和氯化钙溶液的海绵组成。 冷凝模块由太阳能电池板为核心的供电系统和半导体制冷片为核心的制冷系统组成。 夜间温度低、湿度大，打开玻璃门，放置在网架上的吸水材料从空气中吸收水分。白天，关上玻璃门，在太阳光的照射下，内部温度升高，吸水性物质所吸收的水分在高温下变成水蒸气蒸发；同时由太阳能电池板供电的冷凝模块开始运行，蒸发出来的水蒸气遇到周围的玻璃板和顶部的冷凝器，温度降低凝结成水，最后通过管道流入收集瓶，得到干净的淡水。 本装置可有效地从空气中采集水分并冷凝成水，每日产水量达到10升，能够满足 4-5个成年人的饮水需求。本作品可以有效提取空气中水分。且结构简单，涉及的技术比较成熟，维护和使用方便，节约人力、能源，适合海岛等日照强、空气湿度大、人员少的地区，有望为海岛地区和海上作业提供一种方便有效的淡水保障设备。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 如何在广袤的海洋及其小岛简单而又方便地提取出可使用的淡水一直是困扰人类活动的难题。本作品发明者于2006年在海军某海岛调研时发现，这些岛屿上空气湿度很高，相对湿度可高达85%以上，如果能够充分利用空气中含有的大量水分，将可以很好地给这些地区提供淡水资源，有效地弥补原有淡水供给方式的不足。我们针对的海岛和海上作业环境日照强度高的特点，将蒸腾性较好的金字塔结构和对太阳能利用率高的太阳能半导体降温系统结合起来，设计出一种太阳能空气水分采集装置。可有效地从空气中采集水分并冷凝成水，每日产水量近10升，能够满足4-5个成年人的饮水需求。 创新点： 1.本装置的工作过程不需人员参与，涉及的技术比较成熟，结构简单，维护和使用方便。 2.本装置采用太阳能发电的冷凝设备，效率要高于国内外同类研究所采用的自然冷凝方式。 3.本装置可采用就地补给的方式、所需的各种技术相对成熟、技术限制小、节约人力和能源，可作为海上作业和海岛地区一种新的淡水供给方式。
科学性、先进性
- 该作品是针对的海岛和海上作业环境日照强度高的特点，将蒸腾性较好的金字塔结构和对太阳能利用率高的太阳能半导体降温系统结合起来设计的一种太阳能蒸发烘干介质的“吸附–蒸腾–收集水分”装置，适用于海岛等日照强、空气湿度大、人员少的地区。 国内外类似的研究研究的热点主要集中在蒸腾手法上，对于冷凝方法，主要还是通过自然冷凝，冷凝效率低。我们设计出了利用太阳能电池板供电的冷凝模块并应用于本装置，取得了较好的冷凝效果。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年12月参加所在学校“校园杯”学员课外学术科技作品竞赛获二等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 专利实施许可
作品可展示的形式
- 现场演示、图片、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 我们选取蒸腾性能较好的金字塔结构和对太阳能利用率较高的太阳能半导体式降温系统，首次将两者结合起来成功了制成太阳能空气水分收集产品，该装置具有金字塔结构从而蒸腾性能好、太阳能半导体式降温系统从而太阳能的利用率高等优点，本装置一天可以从空气中收集到近10L淡水，能够满足4-5成年人的饮水需求，具有较好的空气收集效果。 与现有的需能式空气水分收集装置相比，我们研制的装置耗能少、结构简单、使用和维护方便，适合海岛等人员、能源缺乏地区使用。与现有的太阳能空气水分收集装置相比，我们研制的装置具有更高的水分收集效率，更能满足实际需求，具有很好的应用前景。
同类课题研究水平概述
- 现有的空气中水分提取装置主要有两大类：一是通过将湿空气温度降低至零度以下，应用冷凝原理直接从空气中提取水分，这类设备效率低而且耗能大；另一种是先用介质（吸水剂）吸附空气中的水分，然后烘干介质得到湿度很高的热空气，再将这些热空气送入到冷凝装置中收集，这种方法可以显著提高收集效率，降低资源消耗，受空气湿度限制较小，目前国际上多采用这种方法，本装置即属于此类。对于这类“吸附–蒸腾–收集水分”的设备，目前研究主要集中在使用电源等烘干介质将水分从吸水材料中蒸出、再通过压缩等方式将其冷凝，该方法收集水分的效率较好，但同样需要耗能，且技术难度高，结构复杂不易安装和维护，不适合海岛等缺少能源和技术人员的特殊环境。
