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唐大伟教授团队在界面蒸发领域取得进展,成果发表于AFM
点击数: 次 发布时间:2021-09-04 作者: 来源:

近日,我院唐大伟教授团队在太阳能界面蒸发海水淡化领域取得新进展,国际权威能源材料期刊《Advanced Functional Materials》(IF18.8)以“Highly salt-resistant 3D hydrogel evaporator for continuous solar desalination via localized crystallization”为题在线刊发了相关研究成果。

太阳能界面蒸发是一种新兴的海水淡化技术,因具有成本低、能耗低、系统简单、无污染等优势,近年来被广泛研究。然而,在海水连续蒸发过程中,光热蒸发表面会出现盐沉积问题,导致蒸发性能急剧下降,严重限制了该技术的实际应用。因此,亟需开发有效的抗盐策略。虽然有学者提出了打孔促进盐回溶的方法和Janus结构能够在一定程度上缓解积盐问题,但是以上方法都在一定程度上破坏了蒸发表面,牺牲了蒸发性能。另外,当前的抗盐策略和结构难以处理高浓度盐水。因此,如何使界面蒸发体有效抗盐,使其获得长时间稳定、高效的蒸发性能是一个重大挑战。

1.三维水凝胶基蒸发体结构和边缘析盐工作原理示意图

   近日,该研究团队的唐大伟教授、李林副教授等人设计了一种三维水凝胶基蒸发体,通过微米级水输送调控有效增强了水分的径向输运,使其边缘溶液浓度升高实现盐分仅在三维锥形蒸发体的边缘析出,从而使蒸发主表面始终保持清洁,获得了长时间稳定、高效的蒸发性能。研究表明,该蒸发体在10-20 wt%高浓度盐水中连续光照,其光热表面无盐分沉积,蒸发性能稳定在2.07 kg m−2 h−1,是当前已报道文献的最佳值之一。此外,在真实海水浓度条件下可实现连续7天平均2.22 kg m−2 h−1的高效蒸发,优于目前大多数耐盐蒸发体。该研究为困扰太阳能界面蒸发的表面积盐问题提供了新的抗盐策略,为构建长期稳定、高效的界面蒸发结构提供了新思路。


2. 蒸发性能和抗盐性能结果

以上工作得到国家自然科学基金、海洋能源利用与节能教育部重点实验室、大连市重点领域创新团队的大力支持。

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