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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明提供一种仿生光催化水产氢同步海水淡化装置及方法，该装置由聚光玻璃、连通器、吸水体、管道外壳等几部分组成；其中第一级叶片、第二级叶片、第三级叶片围绕管道外壳组成仿生塔状结构；太阳光从装置上方进入聚光玻璃，汇聚在各级叶片上，直接加热安装在各级叶片里的亲水材料中的海水，使海水蒸发，同时亲水材料为光催化剂提供水源并吸收太阳光催化水反应生成氢氧混合气体；水蒸气被小分子不凝性气体氢气挤压向下扩散到达冷凝腔，在冷凝腔中与海水换热加速冷凝；生成的氢氧混合气体通过氢氧气体管道与海水管道中的海水进行逆流换热，实现热量多级利用；多种膜可以实现产物的分离，使装置产出淡水、纯度较高的氢气以及富氧气体。

主权项：1.一种仿生光催化水产氢同步海水淡化的装置，包括聚光玻璃1、底座2、进水管3、吸水体4、管道外壳5、淡水管道6、氢氧气体管道7、海水管道8、第一级叶片9、光催化剂10、亲水材料11、隔水板12、冷凝腔13、第二级叶片14、第三级叶片15、疏水薄膜16、膜分离装置17、疏氧薄膜18、阀门19、富氧气体管道20、浮体21，其特征在于，所述管道外壳5外壁上从上到下安装有第一级叶片9、第二级叶片14、第三级叶片15，所述第一级叶片9、第二级叶片14、第三级叶片15从管道外壳5安装处向底座2方向往上倾斜，组成塔状仿生结构；所述第一级叶片9、第二级叶片14、第三级叶片15内侧顶端安装有光催化剂10，所述亲水材料11粘合在光催化剂10下方；所述第一级叶片9、第二级叶片14、第三级叶片15内侧底部安装有冷凝腔13，所述冷凝腔13与亲水材料11中间安装有隔水板12；所述隔水板12可阻隔亲水材料11中海水向下流动，但可使水蒸气通过；所述亲水材料11从海水管道8吸入海水，亲水材料11中海水利用聚光玻璃1汇聚的太阳光吸热升温，在亲水材料11的上半部分和下半部分分别形成热流海水a和冷流海水b，同时热流海水a蒸发生成水蒸气；所述冷凝腔13下方紧贴海水管道8上方；所述亲水材料11上半部分热流海水a可渗出亲水材料11，与亲水材料11上方的光催化剂10接触，渗出的热流海水a经光催化剂10催化生成氢氧混合气体e，氢氧混合气体e中包含氢气c与氧气d，其中氢气c由于其总摩尔质量小于水蒸气e，可作为小分子气体促进在亲水材料11中生成的高温水蒸气e向下扩散通过隔水板12进入冷凝腔13，进入冷凝腔13的高温水蒸气e通过腔壁与海水管道8中低温海水进行换热加速水蒸气冷凝为淡水，其冷凝潜热用以提高海水管道8中海水温度；所述光催化反应生成的总摩尔质量大于水蒸气的氧气d向下进入亲水材料11，在亲水材料11中温度较高的氧气d与冷流海水b充分混合并换热，提高冷流海水b温度，使冷流海水b向热流海水a转变的速度加快，提高淡化效率，所述氢氧混合气体e会向下扩散进入冷凝腔13，同时带走光催化剂10中的热量，随后光催化剂10催化热流海水a生成的氢气c与氧气d可补足氢氧混合气体e流动后的气体空缺，形成气体流动循环，保证亲水材料11与光催化剂10温度稳定以及光催化反应环境温度稳定，保证光催化剂10周围气压稳定，使海水淡化效率与光催化反应效率不会因为环境温度与压力的改变而降低；所述冷凝腔13与光催化剂10在完成第一次产物生成后，构成循环，同时生成氢氧混合气体e与水蒸气；所述管道外壳5内部安装有淡水管道6、氢氧气体管道7、海水管道8；所述氢氧气体管道7在管道外壳13内侧与海水管道8贴合安装，在氢氧气体管道7中向下流动的氢氧混合气体e通过管壁与海水管道8中向上流动的海水进行逆流换热，提高海水管道8中海水的基础温度；所述第一级叶片9、第二级叶片14、第三级叶片15中的冷凝腔13内侧下方与淡水管道6、氢氧气体管道7、疏水薄膜16、疏氧薄膜18直接相连；所述第一级叶片9、第二级叶片14、第三级叶片15结构呈V字型，各级叶片交错安装，使太阳光均能照射到叶片上表面，且在垂直方向下层叶片被上层叶片遮挡部分也能从径向获取倾斜射入的太阳光；所述光催化水产氢同步海水淡化的装置安装有浮体21，可漂浮在海面上。

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