北理工Nature Water:太陽能海水淡化新方法
太陽能海水淡化是緩解淡水短缺的有效方法。而由太陽能驅動的逆向蒸餾方式其能量轉化效率遠超傳統太陽能蒸餾方式,受到了廣泛關注。然而太陽能驅動反蒸餾最近顯示出了誘人的太陽能-水轉換效率,但有效的實現可持續的被動式太陽能淡化的鹽排斥/放鹽方法卻很稀缺。
北京理工大學機械與車輛學院鄭宏飛教授課題組制作了基于毫米級厚度的反向蒸發水層的太陽能蒸餾裝置,并成功地實現了在太陽能脫鹽過程中同時實現高效率和抗鹽功能。為持續除鹽,研究團隊開發了兩種被動運行模式(重力模式和排放模式),在3.5%含鹽條件下,日水轉化效率分別為59.1%和60.6%。更值得注意的是,所制備的器件也顯示出良好的能力,可以在21 wt%濃鹽水環境下以47.4 %的效率可持續地蒸餾。在具有10級水層回熱結構的裝置在常規3.5 wt%鹽水環境下取得了354 %的高效率,并在每一級水層中都成功實現了抗鹽功能。研究成果以Passive solar desalination towards high efficiency and salt rejection via a reverse-evaporating water layer of millimetre-scale thickness為題發表于Nature Water。
【數據概要】
圖1. 太陽能驅動的蒸餾模式 (a)傳統蒸餾;(b)基于親水材料的逆向蒸餾;(c)基于水層的逆向蒸餾
圖2. 單級裝置實驗與仿真 (a)-(c) 三種運行模式;(d)-(f) 鹽度實驗結果;(g)-(i) 蒸發表面鹽度仿真結果
圖3. 10級裝置實驗 (a) 10級裝置結構原理;(b) 室內實驗結果;(c) 10級裝置;(d) 室外實驗結果;(e) 室內實驗平臺;(f) 產水與鹽度結果;(g) 溫度結果;(h) 室外實驗平臺
論文地址:https://www.nature.com/articles/s44221-023-00125-1
本文參考:https://www.bit.edu.cn/xww/xzw/xsjl1/2fa64da06f7e4a22b5c45f101ef59203.htm
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