本期分享中国苏州大学方剑教授课题组发表在Advanced Science杂志上题目为“Photo-Electro-Thermal Textiles for Scalable, High-Performance, and Salt-Resistant Solar-Driven Desalination”的研究文章。
Part 1 文章简介
太阳能驱动的界面蒸发是一种新兴的海水淡化技术，有望缓解淡水短缺问题。为了获得全天候的高连续蒸发率，人们广泛研究了化学工程结构材料以实现同时的光热和电热转换。然而，许多以前报道的制造工艺集成度差且能量损失较大。本文提出了一种可扩展的光电热纺织品，以实现高效率、长期脱盐和太阳能驱动的海水淡化。具体而言，具有芯（商用电线）-壳（聚吡咯装饰的天丝）结构的光电热纱线实现了电热和光热转换的集成。合理调节电线的缠绕偏心率1.53 mm和间距3 T cm−1，以在3 V DC输入下实现超过52 °C的高表面温度。结果，在 1 kW m−2·辐射和 3 V 输入电压下，实现了 5.57 kg m−2 h−1（纯水）和 4.89 kg m−2 h−1（3.5 wt.% 盐水）的出色稳定蒸发率。实际应用表明，该纺织品在全天运行期间可实现超过 46 kg m−2 d−1 的高水收集量。构建的光电热纺织品蒸发器为商业化和可扩展的光电热转换提供了一种有效的方法，以实现高性能和抗盐的太阳能驱动海水淡化。
Part 2 主要图表
图1是ESSG 系统的拟议功能和模拟特性。ESSG 系统在不同 a) 太阳辐射和 b) 输入电压下的热能。合理输入电压引起的主要热能与最大太阳辐射相匹配。
图2是CBEF蒸发器的制造和结构表征。a) ESSG过程示意图及能量转换和盐水循环的调节。b)复合双层纱线的数字图像（比例尺：3厘米）、c)径向光学图像（比例尺：1毫米）和d)横截面光学图像（比例尺：1毫米）。e) CBY的数字图像（比例尺：3厘米）、f)径向光学图像（比例尺：1毫米）和g)横截面光学图像（比例尺：1毫米）。h)可扩展大尺寸CBEF的数字图像（比例尺：20厘米）。i) CBEF的光学图像（比例尺：2毫米）。
图3是CBEF 蒸发器的电热转换。a) CBEF-Es 整经偏心率调节的光学图像。b) CBEF-Es 的整经偏心率和直径。c) 电压输入下 CBEF-Es 的电热转换和能量分布模拟。d) 3 V DC 输入下 CBEF-Es 样品随时间变化的干燥温度变化。e) CBEF-Ps 整经节距调节的光学图像。f) 电压输入下 CBEF-Ps 的电热转换和能量分布模拟。g) 3 V DC 输入下 CBEF-Ps 不同位置的稳定干燥温度记录。h) 3 V DC 输入下整个纱线部分的平均稳定干燥温度。
图4是BCEF 蒸发器的电热耦合太阳能蒸汽生成性能。a) ESSG 测试设备示意图。b) 1 kW m-2 照明和 3 V DC 输入下 BCFF-T 样品随时间变化的湿温变化。c) 比较 1 kW m-2 照明下 CBEF-P3 在不同电压输入下的蒸发率。d) 与 ESSG 系统的最新研究进行比较。e) 3.5 wt.% 盐水下 CBEF-P3 在不同电压输入和 1 kW m-2 辐射下的脱盐率比较。f) 数字图像显示在脱盐过程中 CBEF-P3 的表面和不同的能量输入。
图5是CBEF 蒸发器的室外可扩展海水淡化性能。室外 ESSG 海水淡化装置的数字图像，连接 a) 太阳能电池板和 b) 电源。2023 年 3 月 7 日至 8 日，中国武汉（东经 113°41′，北纬 29°58′）使用 c) 太阳能电池板和 d) 电源的 CBEF 室外蒸发器温度变化和淡水收集率。e) 数字图像显示 24 小时内室外海水淡化过程中 CBEF 蒸发器的形态。f) 20 天海水淡化期间（每天 8 小时）CBEF 蒸发器的照片和 ESSG 性能。
原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202400623
引用：Xu, Duo, et al. "Photo-Electro-Thermal Textiles for Scalable, High-Performance, and Salt-Resistant Solar-Driven Desalination." Advanced Science. 2024.
欢迎各位科研人分享自己的研究工作，请将研究工作或自行拟好的推文发送到竹子学术邮箱，竹子学术邮箱为：zhuzixueshu@163.com。