目前,太陽能海水淡化領域通過光子管理、納米尺度熱調(diào)控、開發(fā)新型光熱轉換材料、設計高效光吸收太陽能蒸餾器等方法實現(xiàn)了界面太陽能驅動蒸汽生成,這種綠色、可持續(xù)的脫鹽技術已成為近年來的研究熱點。碳基材料如碳納米管、石墨烯、炭黑、石墨等都有涵蓋整個太陽光光譜的光吸收能力,是一類新型的光熱轉換材料。本文通過對材料進行微結構設計,使用化學氣相沉積（CVD）技術,在不銹鋼網(wǎng)狀骨架上生長碳納米管形成光熱轉換活性區(qū),以實現(xiàn)高效光吸收、光熱轉換,并進一步設計了房屋型太陽能蒸發(fā)器,其中鹽水表面被微米網(wǎng)狀-碳納米管蒸發(fā)膜覆蓋,利用光熱轉換過程產(chǎn)生的熱量驅動重鹽水中的水蒸發(fā)產(chǎn)生水蒸氣,最后對水蒸氣進行冷凝回收實現(xiàn)脫鹽。實驗結果表明,當光照強度為1個太陽光(1 kW·m^-2)時,膜表面溫度迅速升高并穩(wěn)定于84.37°C,對于重鹽水(100 g·L^-1 NaCl)的脫鹽率達到99.92%,可實現(xiàn)穩(wěn)定持續(xù)的重鹽水脫鹽。這種方法可用于構建多孔界面光熱轉換脫鹽系統(tǒng),對設計界面光蒸汽轉化膜材料及器件,實現(xiàn)規(guī)�；Ｋ哂兄匾囊饬x。 

【文章來源】：物理化學學報. 2020,36(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

微米網(wǎng)狀-碳納米管膜制備過程及蒸發(fā)原理與太陽能蒸發(fā)器示意圖。(a)化學氣相沉積法制備微米網(wǎng)狀-碳納米管膜用于太陽能蒸發(fā)的機理示意圖；(b)太陽能蒸發(fā)器光學照片；(c)太陽能蒸發(fā)器在光照30 min后的光學照片

如圖4a所示，我們把三個不同的膜樣品：化學氣相沉積法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜、機械填充法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜1、機械填充法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜2置于太陽光模擬器下，太陽光模擬器與微米網(wǎng)狀-碳納米管膜表面的垂直距離為14.0 cm，使用紅外熱像儀與電腦記錄溫度數(shù)據(jù)和紅外熱成像圖片，比較不同光功率密度下膜的表面溫度。測量過程中，所有的膜都被固定在聚丙烯(PP)泡沫上，以減少樣品與金屬載物臺表面的熱交換。當太陽光功率密度為1 k W·m-2時，三種不同膜的表面溫度均快速上升并穩(wěn)定于85°C左右。如圖4b所示，隨著太陽光功率密度從1k W·m-2增加到4 k W·m-2，三個膜的表面溫度也隨之升高。三個膜的平衡表面溫度在太陽光功率密度為4 k W·m–時均能達到150.2°C，如圖4c，這一結果證明微米網(wǎng)狀-碳納米管膜具有較強的光熱轉換能力。圖3 化學氣相沉積法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜在(a)低倍和(b–d)高倍條件下的顯微鏡圖像

圖3 化學氣相沉積法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜在(a)低倍和(b–d)高倍條件下的顯微鏡圖像圖5 太陽光蒸發(fā)器蒸發(fā)性能及脫鹽效果。(a)化學氣相沉積法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜與機械填充法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜1、2的蒸發(fā)速率及能量利用效率對比圖；(b)化學氣相沉積法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜脫鹽率測試結果


本文編號：2963191