木基太阳能界面蒸发器研究进展

太阳能界面蒸发作为一种新兴的海水淡化技术,因其能耗低、系统简单、成本低等优点而受到广泛关注。木材作为一种资源丰富、可再生、可生物降解的环境友好型生物质材料,具有独特的多尺度分级结构和丰富的孔隙构造,兼具良好的亲水性与低导热性,是一种极具潜力的太阳能界面蒸发器基体材料。木材通过简单的表面炭化或功能性修饰,即可在保留木材天然结构的基础上提升其表面光热转化能力,实现高效的太阳能界面蒸发。笔者从木材的孔隙构造与化学组成出发,阐述了以木材为基材构建木基太阳能界面蒸发器的天然优势,介绍了木基蒸发器的“双层结构”设计策略,总结了提升木材表面光热转化性能的主要方法,探讨了木材孔隙构造及其结构设计对器件蒸发性能的影响,归纳了当前木基蒸发器的主要抗盐沉积策略,同时分析了木基蒸发器现阶段发展所面临的挑战以及未来研究方向,旨在为促进木材在太阳能海水淡化领域的研究与应用提供参考。

芳纶织物基界面光热蒸发材料的制备及其性能

太阳能水蒸发技术作为一种理想的获取淡水资源的方式,具有成本低廉、安全、环保以及太阳能转换效率高等优点。为实现高效稳定的太阳能界面蒸发,以高性能纤维织物芳纶为基底,采用多巴胺原位聚合和活性炭浸涂制备了一种芳纶织物基吸光材料。对改性前后芳纶织物的微观结构、润湿性、吸光性、吸光稳定性和力学性能进行测试与分析,研究芳纶织物基吸光材料蒸发器件的太阳能水蒸发性能。结果表明:经多巴胺和活性炭修饰后芳纶织物的润湿性和吸光性得到显著提高,且具有稳定的吸光性和力学强度;在模拟的一个太阳光强下,芳纶织物基蒸发器件多次循环蒸发实验的蒸发速率稳定在1.81 kg/(m^(2)·h);该蒸发器件可从各类废水中获取洁净水,实现长期稳定的废水处理。

3D石墨烯的简易制备及其在太阳能界面蒸发中的应用

以三聚氰胺泡沫(MF)为3D载体,石墨烯-氧化石墨烯(G-GO)复合纳米片为前驱体,采用浸渍法和热退火法制备3D石墨烯-还原氧化石墨烯-碳泡沫(G-RGO@CF)。采用扫面电子显微镜、紫外-可见-近红外光谱仪等对G-RGO@CF进行形貌、结构进行表征。结果表明:G-RGO@CF展现出丰富的孔结构(孔隙率高达96.1%),高且宽的吸收率(96.6%,其波长为250~2500 nm)和亲水性;在1 kW/m^(2)太阳光强照射下,G-RGO@CF的蒸发速率和能量转换效率分别为1.54 kg/(m^(2)·h)和96.4%;在经历10次循环后,仍保持较高的蒸发速率和能量转换效率。

界面光热转换水蒸发系统用纤维材料的研究进展

为缓解化石能源日益匮乏以及淡水资源短缺等问题,促进纤维材料在水资源利用方面的开发和应用,对以纤维材料为主要原料的界面光热转换水蒸发系统的最新研究进展进行综述。首先介绍了界面光热转换水蒸发技术的主要原理、发展历程和应用领域;然后分别分析了界面光热转换水蒸发系统中的光热转换材料和辅助材料,并以不同的功能作为切入点,详细阐述了纤维材料功能多样化、轻质、低成本和便于加工等特性,展示了其作为界面光热转换水蒸发系统主要原料的优异性能;最后针对在界面光热转换水蒸发系统中使用纤维材料所面临的挑战以及如何提升系统的实用性进行展望,希望能够推动纤维材料在界面光热转换技术中的广泛应用。

基于Ti_(3)C_(2)-MXene的太阳能界面水汽转换

水资源匮乏是现代化发展中面临的全球性问题,太阳能界面水汽转换(Interfacial Solar Steam Generation,ISSG)是一种高效、绿色、低成本进行海水淡化和废水处理的方法。ISSG使用绿色的太阳能作为热源,通过光热转换并将热限制在水气界面上以高效产生蒸气,然后经过冷凝收集获得清洁水。设计和构筑具有强光吸收的光热转换材料是ISSG的技术核心。Ti_(3)C_(2)-MXene是一种新型二维碳化钛材料,具有比表面积大、水分散性好和光热转换效率高等优点,在ISSG领域具有巨大的应用潜力。本文介绍了ISSG技术和MXene,总结了光热转换材料的设计原则,论述了Ti_(3)C_(2)-MXene复合材料在ISSG领域的研究进展,其中包括二维MXene薄膜、三维MXene气凝胶和水凝胶、生物基-MXene复合材料的构筑和性能等,并分析了Ti_(3)C_(2)-MXene所面临的挑战和发展前景。