新型双亲水性蒸发器实现双模式太阳能蒸发应用
科技头条
2023-04-17 10:32:53
(资料图)
4月14日，记者从海南大学获悉，该校南海海洋资源利用国家重点实验室黄玮团队成功构建倾斜式双亲水Janus蒸发器，为长期、高效、协同提取淡水和矿物盐资源提供新的可能性。相关成果以“双亲水两面蒸发器用于高效双模式太阳能水蒸发”为题，发表在《化学工程杂志》上。
太阳能驱动的界面水蒸发系统为解决全球淡水资源危机提供了一种绿色、环保、可持续的技术方案。然而，目前大多数水蒸发器存在成本较高、光热转换效率较低和抗盐能力差等问题，难以实现技术的实用化。探索具有低成本、高能量转换效率、可扩展以及长效耐盐的界面水蒸发系统对实现太阳能海水淡化系统的广泛应用至关重要。
黄玮团队采用静电纺丝膜作为顶部蒸发层，无纺布作为底部供水层，构建一种双亲水性Janus结构蒸发器，并结合倾斜隔离结构，实现长期高效水蒸发和灵活的盐处理。这样的蒸发器具有充分的水分输送、良好的能量限域和灵活的盐处理等特点，不仅可以在10 wt%的氯化钠(NaCl)溶液中稳定工作200个小时且无盐结晶，而且可以在一个太阳光下达到每平方米日采盐260克的高效采盐率。
研究团队发现，具有封装结构的静电纺丝膜能够实现较好的能量限域效果，极大提高光热转换性能，能够在不破坏蒸发性能的情况下减少50%的材料用量。在蒸发器中，静电纺丝膜蒸发层和无纺布供水层的水导率差异有效地抑制内部由于液体表面张力不同引起的液体流动的现象。此外，倾斜的隔离结构在无纺布内部构建盐度梯度，实现离子的单向传输。
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