仿生太阳能驱动界面蒸发器的进展与挑战

太阳能驱动界面蒸发(SDIE)作为一种高效、可持续的水资源获取方法,近年来受到了广泛的关注。基于仿生原理设计的太阳能驱动界面蒸发器在提高能源转换效率、降低盐结晶和抗污染等方面展现了巨大的潜力,在解决淡水资源紧缺和能源短缺等问题上发挥重要作用。该文梳理了近年来的仿生学在SDIE领域的应用,对比了仿生太阳能驱动界面蒸发器的结构、性能和仿生机理,探讨了不同类型仿生太阳能驱动界面蒸发器的优缺点,分析了仿生太阳能驱动界面蒸发器所面临的共性问题,并提出了未来的研究挑战。

太阳能驱动的垃圾分类回收四足机器人

我国是垃圾产生大国,人们的垃圾分类意识淡薄,随意丢弃的垃圾分布范围广且有些垃圾不便于人工捡取。然而现有的垃圾分类回收装置存在外形笨重,续航能力差,耗能高,识别准确率低,速度慢,与回收环节难以高效对接等缺点。为此,设计了一款太阳能驱动的垃圾分类回收四足机器人,它的核心部分包括动力系统、运动系统、垃圾捡取机构、垃圾分类回收装置、倾倒装置、控制系统。其中太阳能发电装置将太阳能转化为电能驱动四足机器人工作,视觉检测装置检测并识别垃圾,垃圾捡取装置捡取垃圾并放入垃圾分类存储装置中,实现垃圾的智能分类回收。相比于现行的垃圾分类回收装置,该产品体积小,灵活度高,制造成本低,在提高日常垃圾回收效率的同时节约了时间和人力,拥有较高的推广价值。

基于太阳能驱动的空气制水灌溉设备设计

文章设计了一种利用太阳能驱动的空气制水农用灌溉设备,通过优化太阳能板、过滤系统和布局,将空气中水分高效凝结为灌溉水。经仿真计算,该设备冷凝器受到的最大应力为5.06 MPa,最大位移量为1.5 mm,均满足材料强度要求。此设计通过冷凝器将水分从空气中提炼出来,相较于传统的水泵系统,能耗更低,能量转化率更高。

太阳能驱动水蒸发性能测试系统的实验设计

为了满足对各种光热材料的光热蒸发性能测试以及实验教学需求,设计了一种太阳能驱动水蒸发性能测试系统。该设计以2种典型的金属基光热薄膜(纳米多孔银和纳米多孔铜薄膜)为例,测定了其水蒸发性能(蒸发效率、蒸发速率等指标)。结果表明:2种金属薄膜均展现出优异的光热蒸发能力,在1 kW/m^(2)的光强下,纳米多孔银薄膜具有92.6%的蒸发效率和1.42 kg/(m^(2)·h)的蒸发速率;而纳米多孔铜薄膜表现出92.9%的蒸发效率和1.47 kg/(m^(2)·h)的蒸发速率,这验证了系统的可行性。同时,该实验也可用于材料科学与工程专业的实验教学。

太阳能驱动大气集水:进展与展望

受太阳能界面蒸发和被动辐射冷却启发的太阳能驱动大气集水(SAWH),以绿色和可持续的方式产生淡水,具有不受地域限制的优势,在解决淡水资源危机方面具有巨大的潜力。近年来,为更好地实现SAWH的应用,研究人员对SAWH的核心部件——吸湿材料不断地进行优化,开发出吸湿盐类、沸石类、硅胶类、金属有机框架(MOFs)类、复合材料类等吸湿材料,同时对集水装置进行设计和改进,取得了新的进展。该文对SAWH技术进行全面的回顾,梳理了适应于SAWH应用的不同吸湿材料,并对吸湿材料的性能进行了比较。分析了不同SAWH系统,讨论了在不同气候条件下集水系统的潜在应用,并对这一技术的发展方向进行了展望。

中科院海洋所:在海洋腐蚀防护太阳能驱动的光电持续阴极保护研究中获进展

中国科学院海洋研究所段继周研究团队在光电.持续阴极保护研究方面,创新性地构建了储能型能带可调且梯度搭建的WO_(3)/ZnO/Zn-Bi_(2)S_(3)多相结光电极,提升了海洋环境中金属腐蚀防护的光电持续阴极保护性能,相关成果发表于《化学工程杂志》(Chemical Engineering Journal)。

太阳能驱动生物滤塔-人工湿地组合工艺处理农村生活污水

以江西省吉安市新干县河头村为例,介绍了太阳能驱动生物滤塔-人工湿地组合工艺对农村生活污水处理的应用。结果表明,该村生活污水经生物滤塔-人工湿地组合工艺处理以后,其COD、NH3-N、TN和TP指标均达到了城镇污水处理厂污染物排放的一级B类标准要求,运行稳定,说明太阳能驱动生物滤塔-人工湿地组合工艺技术适宜在江西农村地区推广应用。

太阳能驱动第二类吸收式热泵的模拟研究

对太阳能驱动的第二类吸收式热泵 (热变换器 )的性能进行了数值模拟研究 .建立了太阳能集热设备数学模型和第二类吸收式热泵系统各组件单元数学模型 .引入了热泵工质 (溴化锂水溶液 )的物性拟合计算过程 .在变工况条件下对第二类吸收式热泵的性能进行了模拟研究 .通过求解非线性方程组 ,获得了在不同外部环境温度和不同吸收温度。

基于模糊控制的太阳能驱动无线传感器网络路由算法(英文)

能量受限和能耗的不均衡性是限制无线传感器网络(WSNs)生命周期的两大主要因素。首先引入了一个新均衡性指数—泰勒指数,其次为太阳能驱动的无线传感器网络提出了一个新的基于模糊逻辑控制的路由算法。该算法综合考虑最优节点质量,传输能力以及剩余能量的泰勒均衡性最终确定最优路由路径。实验将该算法与另外两种经典路由算法做对比,并且比较了不同均衡性参数下该算法的性能,最后仿真结果表明:本文提出的路由算法改善了能耗有效性和均衡性,延长了网络生命周期。

基于太阳能驱动的遥控移动草坪割草装置的设计

为了解决传统割草机污染严重、噪音大、劳动强度大等问题,设计了一套太阳能驱动遥控移动草坪割草装置。该装置主要由太阳能能源动力系统、控制系统、四轮驱动部分和切割收集部分组成。其主要特征是利用太阳能作为动力源,实现割草装置的正常运行;通过采用无线遥控代替传统的手推式操作方式,并以STC89C52单片机为控制核心部件,利用C语言编制控制程序,实现对草坪修整的远距离运动控制;通过改进传统割草机的切割收集方式,设计切割—收集一体化装置,利用刀片旋转的离心力作用,将割下的草甩到收集箱,提高了工作效率,减轻了劳动强度。

太阳能驱动温差发电技术

利用太阳能进行温差发电是一种新能源发电的思路．温差发电模块经过储能和逆变接入电网。为系统提供辅助和绿色的电能。

太阳能驱动单片机控制的超声波定向驱虫装置设计

设计了一种利用太阳能提供电源,实现了全自动全天候工作驱虫杀虫装置。并且利用声阵列技术,实现声波定向传播。该装置秉承"节能、绿色、智能化"理念,为绿色农业的发展开拓了广阔的前景。

基于太阳能驱动的自动辅窗设计

本文设计了一种太阳能驱动自动辅窗。该窗帘以51单片机为主控核心,将光敏电阻、湿敏电阻和振动传感器集成于同一个控制电路路中,从而实现窗帘的光、雨及风等智能控制。而且利用太阳能电板收集太阳能作为该窗帘的动力源。该窗帘不仅克服了传统窗帘功能单一、缺乏智能化的缺点,而且能适应多种复杂环境状况,具有良好的发展前景和应用价值。

太阳能驱动蒸汽动力装置功率密度优化计算

用有限时间热力学方法优化太阳能驱动蒸汽动力装置功率密度（对总传热面积平均的功率输出）。

太阳能驱动的Einstein制冷循环热力性能分析

对太阳能驱动的Einstein制冷循环进行了详细的热力性能计算,并针对不同的蒸发温度、冷凝温度以及发生温度对系统COP的影响进行了分析计算,得出影响曲线。得出结论:通过改变运行工况来提高系统COP这条路行不通,要从根本上提高系统COP,只能通过对换热器的强化、系统部件的合理布置、以及新工质对的选取等方法来实现。

具有可调谐自旋态的Mn-N-C结构助力太阳能驱动全解水

光解水技术可以将太阳能转化为氢能并加以存储和利用,被视为解决能源与环境问题的理想方式之一1,2。电荷的产生、迁移、以及表面氧化还原反应是决定光催化效率的关键因素,将半导体与储量丰富、低成本和高催化活性的过渡金属耦合是提高效率的有效策略。

用于太阳能驱动蒸汽发生的低成本荷叶基炭膜

太阳能驱动的界面蒸发因其解决淡水资源短缺的潜力而备受关注。低成本、高效率的光热转换材料是其广泛应用的关键。本文通过简单的真空抽滤法制备了低成本的荷叶基炭膜,作为太阳能驱动蒸汽发生的光热转换介质。使用市售聚苯乙烯泡沫塑料和多孔纤维滤纸分别作为保温层和输水通道,在实验室自制的太阳蒸汽发生实时测试系统中,荷叶基炭膜的太阳能驱动水蒸发速率和太阳能蒸汽转换效率分别为1.30 kg/m^2 h和77.5%。同时,荷叶基炭膜在海水淡化和污水净化方面也表现出了优异性能。这些结果为低成本、环境友好的生物质基炭材料在太阳能驱动蒸汽发生中的广泛应用提供了可能。

平移式喷灌机太阳能驱动自动控制装置的研制

针对无电力供应地区在推广使用平移式喷灌机时传统机组需借助拖拉机牵引工作方式的诸多局限性,为有效利用太阳能资源、实现农业节能减排、提高机组喷洒均匀度及降低劳动投入,首先在对光伏电池特性进行PSIM仿真研究基础上,对机组分田间和地头两独立系统进行光伏容量设计;其次,按照喷灌机从取水到供水过程,考虑系统优化,设计出一种水位波动不超过30cm的实用型电极式恒水位自控装置,并应用ACS510-01系列变频器达到变频恒压喷灌目的;最后,结合喷灌机工作特点,自主设计了具备无线及手动操作功能的简单控制电路。经过对整套自控装置长期运行验证,系统工作可靠,能够满足机组操作及田间灌溉要求。

光热转换材料在太阳能驱动界面水蒸发装置中的研究进展

太阳能驱动界面水蒸发装置可将吸收的太阳辐射能量定位到光热转换材料的上表面,使太阳能加热表面少量的水产生水蒸汽这一过程发生在光热转换材料表面的薄层空气与水的界面处。与传统对整个水体加热获取淡水资源的技术相比具有光热转化效率高,所用能源为清洁、可再生太阳能等优点正受到越来越多的关注。由于光热转换材料在太阳能驱动水蒸发装置中发挥着至关重要的作用,对不同材料的光热转换原理进行了简介,重点对金属纳米材料、半导体材料、碳基材料和有机聚合物材料在太阳能驱动界面水蒸发装置中的研究与应用进行了综述,并对光热转换材料在海水淡化领域的发展趋势进行了展望。

太阳能驱动溴化锂吸收式部分复叠CO2双级压缩商超制冷系统

比较传统CO2双级压缩(系统一)、引入并行压缩机的CO2双级压缩(系统二)和太阳能驱动溴化锂吸收式部分复叠CO2双级压缩(系统三)三种商超制冷系统的性能系数和热力学完善度。研究结果表明:与系统一和系统二相比,系统三COP最大提高分别为31.08%、13.28%,热力学完善度最大提高分别为45.04%、22.85%。当系统处于亚临界循环时,采用系统三使循环性能提升更显著。