<video id="tb3jv"><dl id="tb3jv"><font id="tb3jv"></font></dl></video><font id="tb3jv"></font>
<dl id="tb3jv"><delect id="tb3jv"><font id="tb3jv"></font></delect></dl><video id="tb3jv"></video>
<dl id="tb3jv"></dl><dl id="tb3jv"></dl>

蘇州納米所張珽團隊EcoMat:基于分級納米結構的高效、耐久的太陽能蒸發器

潔凈水源短缺困擾著超過世界四分之一的人口,也是引起傳染病、貧窮等問題的根源。太陽能蒸汽發生器技術能在光照條件下直接產生潔凈水源,為上述水源危機提供可靠的解決途徑。近些年,研究人員通過提升太陽光吸收和光熱轉換效率、降低水的蒸發焓等手段,設計制造了一系列太陽能蒸發器以克服水蒸發過程中大量的能量消耗與弱的自然光輸入之間的矛盾。然而,更高的能量利用效率依然需要在復雜的熱管理與水的輸運微妙平衡中去探尋。

 另一方面,鹽水在快速蒸發過程中往往伴隨著鹽的結晶,這會顯著限制蒸發器的光吸收效率降低凈水效率。針對這一缺陷,表面疏水化與構建宏觀水輸運通道這兩個策略被廣泛應用于蒸發器設計以提升耐久性。但是,超疏水的表面無法消除鹽結晶阻塞水輸運通道的風險,同時較大尺寸的通道又會造成熱的對流損失。同時具備高效凈水能力和抗鹽特性的太陽能蒸發器依然是充滿挑戰的課題。

近日,中科院蘇州納米所張珽團隊在前期基于功能化納米通道的柔性水伏產電系統工作的基礎上(Nat. Commun. 2022, 13:1043; Nano Energy. 2022, 99, 107356.,通過多次凍融方法成功構建了具有垂直微米通道和離子選擇特性納米通道分級結構的高效抗鹽太陽能蒸發器。得益于表面修飾磺酸根和獨特的分級微納結構特性,傘狀的蒸發器可以有效地減少熱對流損失并降低水的蒸發焓。在一個標準太陽光條件下,蒸發器的凈水速度和能量利用效率分別高達3.68 kg m-2 h-191.1%。更重要的是,通過水伏流動電勢監測證明具有高表面電勢的納米通道內存在著交疊雙電層,賦予納米通道離子選擇性。結合微米通道良好的水輸運能力,蒸發器顯示了出色的抗鹽特性,可以在海水條件下長時間(>96 h)保持大于90%的工作效率。

該工作協同利用通道尺寸效應和表面特性制備兼具高速凈水能力和高抗鹽能力的太陽能蒸發器,同時也為蒸發驅動的水伏產電器件提供了創新的構建思路和應用場景。上述成果近期以題為“A highly efficient and durable solar evaporator based on hierarchical ion-selective nanostructures”發表在EcoMat上(EcoMat. 2022,e12289.),中科院蘇州納米所李連輝博士后為論文第一作者,張珽研究員為通訊作者。相關工作得到了國家自然科學基金等項目的支持。

     圖1太陽能蒸發器結構及工作機制示意圖

     圖2蒸發器光熱轉換及蒸發增強性能

     圖3. 凈水器的抗鹽特性及耐久性

     圖4. 凈水器對獨墅湖水的凈化能力 


原文鏈接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/eom2.12289


附件下載:

精品国产一区二区三区久久久狼