木基太阳能界面蒸发器研究进展 被引量：3

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作者 王小青 戴鑫建 +1 位作者 管浩 王鑫 《林业工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期1-10,共10页

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... 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。 展开更多

关键词 木材 孔隙构造 太阳能界面蒸发 木基太阳能界面蒸发器 海水淡化

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仿生太阳能驱动界面蒸发器的进展与挑战 被引量：2

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作者 李吉焱 刘美辰 +2 位作者 罗雯雯 邢郭宇 孙寒雪 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期740-749,共10页

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... 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。 展开更多

关键词 仿生设计 光热材料 太阳能驱动界面蒸发 蒸发器 水处理

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木质纤维素基光热材料在太阳能驱动界面蒸发器中的应用

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作者 邓博研 李威 +1 位作者 徐婷 司传领 《中国造纸学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期1-10,共10页

太阳能驱动的海水淡化技术是解决全球淡水资源短缺和水污染的一种有效途径。太阳能驱动界面蒸发器由于具有可以绿色利用太阳能、污染小和效益高等独特的优点引起了极大的关注。在众多太阳能驱动界面蒸发器的光热材料中,木质纤维素因来... 太阳能驱动的海水淡化技术是解决全球淡水资源短缺和水污染的一种有效途径。太阳能驱动界面蒸发器由于具有可以绿色利用太阳能、污染小和效益高等独特的优点引起了极大的关注。在众多太阳能驱动界面蒸发器的光热材料中,木质纤维素因来源广泛、价格低廉、绿色环保等优势,成为了研究热点。本文介绍了木质纤维素与碳材料、半导体、金属纳米颗粒或有机聚合物复合形成的光热材料,综述了其在太阳能驱动界面蒸发技术中的研究进展,并对木质纤维素基太阳能驱动界面蒸发器的应用进行总结与展望,以期为木质纤维素的高值化利用发展及其在海水淡化领域的实际应用提供借鉴。 展开更多

关键词 太阳能驱动界面蒸发器 海水淡化 光热材料 木质纤维素

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可降低水潜热的太阳能蒸发器的研究进展

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作者 李伟 唐杰斌 +2 位作者 杨晓琴 卢茜 宋兆萍 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期743-752,共10页

淡水资源短缺是全球面临的重大问题,利用太阳能界面蒸发技术进行海水淡化是近年来发展的一种绿色解决方案。蒸发速率是太阳能界面蒸发技术重要的衡量指标,由于自然界太阳光的强度是一定的,蒸发速率主要受限于水的蒸发潜热。太阳能蒸发... 淡水资源短缺是全球面临的重大问题,利用太阳能界面蒸发技术进行海水淡化是近年来发展的一种绿色解决方案。蒸发速率是太阳能界面蒸发技术重要的衡量指标,由于自然界太阳光的强度是一定的,蒸发速率主要受限于水的蒸发潜热。太阳能蒸发器是太阳能界面蒸发系统的核心元件,利用太阳能蒸发器材料的化学基团和物理结构降低水的蒸发潜热成为提升太阳能界面蒸发速率的重要途径。首先对太阳能界面蒸发技术和太阳能蒸发器进行简要介绍,然后对可降低水潜热的太阳能蒸发器的研究应用进行详细总结,重点对太阳能蒸发器降低水的蒸发潜热的机制进行分析归纳,最后对可降低水潜热的太阳能蒸发器的发展进行展望,以期为可降低水潜热的太阳能蒸发器的后续研发提供参考,进一步提升太阳能界面蒸发技术在海水淡化领域的竞争力。 展开更多

关键词 太阳能蒸发器 界面蒸发 蒸发潜热 海水淡化

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木材用于太阳能界面蒸发器的研究进展 被引量：1

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作者 刘慧滢 杜金保 +2 位作者 印青 李鹏 陶毓博 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期588-595,共8页

开发低成本、高效率太阳能界面蒸发器是解决淡水资源短缺问题的有效途径之一。太阳能界面蒸发器的材料需要具有多孔性、亲水性和光热转换功能。虽然天然木材具有独特的多孔结构、优异的亲水性以及低热导率,但是木材不具有光热转换功能... 开发低成本、高效率太阳能界面蒸发器是解决淡水资源短缺问题的有效途径之一。太阳能界面蒸发器的材料需要具有多孔性、亲水性和光热转换功能。虽然天然木材具有独特的多孔结构、优异的亲水性以及低热导率,但是木材不具有光热转换功能、易发霉、易油污等特性限制了其用作太阳能界面蒸发器。近年来,木材光热转换功能化改良、木材输水能力提升、木材蒸发器脱盐、防霉、防油等研究为木材应用于太阳能界面蒸发器奠定了基础。综述了近年来木材作为蒸发器的研究情况,并讨论了未来研究的发展方向。 展开更多

关键词 木材 太阳能界面蒸发 木基太阳能蒸发器 海水淡化

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碳氮化钛/粘胶纤维束集合体太阳能界面水蒸发器的制备及其性能

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作者 娄辉清 上媛媛 +1 位作者 曹先仲 徐蓓蕾 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期9-15,共7页

为提高太阳能光热转化效率,基于太阳能驱动的界面水蒸发原理,结合粘胶纤维的形貌和性能特点,通过在垂直排列的粘胶纤维束端面构筑碳氮化钛(MXene)作为光热转化层,制备MXene/粘胶纤维束集合体太阳能界面水蒸发器,并系统分析MXene涂层数... 为提高太阳能光热转化效率,基于太阳能驱动的界面水蒸发原理,结合粘胶纤维的形貌和性能特点,通过在垂直排列的粘胶纤维束端面构筑碳氮化钛(MXene)作为光热转化层,制备MXene/粘胶纤维束集合体太阳能界面水蒸发器,并系统分析MXene涂层数、光照强度对太阳能界面水蒸发器蒸发性能及稳定性的影响。结果表明:粘胶纤维表面的沟槽结构及其集合体垂直排列形成的毛细孔为水传输提供了有利通道;纤维束集合体端面涂覆光热转换材料MXene和增加光照强度有利于提高器件的水蒸发性能,当MXene涂层数由1层增加至5层时,其蒸发速率和蒸发效率分别从0.78 kg/(m^(2)·h)和39.4%提高至1.47 kg/(m^(2)·h)和74.4%;随着光照强度的增大,太阳能界面水蒸发器的蒸发性能也随之大幅提高,当光照强度由1 kW/m^(2)增加到5 kW/m^(2)时,其蒸发速率由1.47 kg/(m^(2)·h)提高至6.45 kg/(m^(2)·h),蒸发效率由70.6%提高至82.4%;太阳能界面水蒸发器在2 kW/m^(2)的光照强度下使用144 h后,其蒸发速率和蒸发效率仍分别高达3.31 kg/(m^(2)·h)和82.1%,与初始值相比仅降低4.1%和3.5%,具有较好的稳定性能。 展开更多

关键词 粘胶纤维束 碳氮化钛 太阳能界面水蒸发器 光热转换层 水蒸发性能

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用于农田灌溉的轻木基水蒸发器的制备和性能研究

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作者 褚小龙 《南方农机》 2024年第3期58-60,共3页

【目的】在淡水资源愈发短缺的背景下,解决传统的海水淡化技术存在的能耗大、成本高、污染重等问题,利用海水淡化技术为农田灌溉提供可持续的水资源。【方法】通过利用植酸水溶液(Phytic acid,PA)对轻木(Balsa wood,BW)表面进行改性,成... 【目的】在淡水资源愈发短缺的背景下,解决传统的海水淡化技术存在的能耗大、成本高、污染重等问题,利用海水淡化技术为农田灌溉提供可持续的水资源。【方法】通过利用植酸水溶液(Phytic acid,PA)对轻木(Balsa wood,BW)表面进行改性,成功制备了具备优异蒸发性能的植酸改性轻木水蒸发器(PA-BW)。以自浮性优异的轻木为研究基础,利用植酸对轻木蒸发面进行一步处理,在120℃的环境中进行保温处理,成功制作了具有优异光-热转化能力的太阳能界面水蒸发器。【结果】PA-BW蒸发器在1个太阳的光照强度下有着1.64 kg·m-2·h-1的蒸发速率和高达94.1%的光-汽转化效率,远远优于未经处理的轻木(0.81 kg·m-2·h-1,44.7%)。【结论】PA-BW蒸发器由于实验步骤简单、成分不会对环境造成负担和污染,具有很大的优势。并且木材改性的方案具有简便、温和、通用性强等优点,在未来利用海水淡化技术助力农田灌溉的研究中具有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 海水淡化 植酸 轻木 太阳能界面水蒸发器

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纤维基界面光热蒸发器表面除盐的研究进展 被引量：1

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作者 潘露琪 任李培 +2 位作者 肖杏芳 徐卫林 张骞 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期225-231,共7页

为深入探究具有能量转换效率高、清洁无污染的界面光热蒸发器,简要介绍了当前纤维基界面光热蒸发器表面除盐的研究进展,以及其在海水淡化与浓盐处理等领域的应用,探讨了界面蒸发过程中水分迅速逃逸导致的盐分析出抑制对光的吸收和堵塞... 为深入探究具有能量转换效率高、清洁无污染的界面光热蒸发器,简要介绍了当前纤维基界面光热蒸发器表面除盐的研究进展,以及其在海水淡化与浓盐处理等领域的应用,探讨了界面蒸发过程中水分迅速逃逸导致的盐分析出抑制对光的吸收和堵塞蒸汽溢出通道的作用机制,以及产生的降低器件蒸汽产生速率及使用周期的影响。分析了基于纤维材料设计的除盐策略,包括主动式(水洗除盐与区域结晶盐收集)和被动式(自清洁设计、对流效应、定向流体传输与Janus织物设计)。最后,对纤维材料在太阳能界面蒸发器表面除盐设计所面临的挑战及未来潜在的应用前景进行总结与展望。 展开更多

关键词 纤维 光热转换 界面蒸发 太阳能界面蒸发器 除盐 海水淡化

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高效太阳能驱动海水淡化的最新研究进展 被引量：4

9

作者 李雪 周明宇 +4 位作者 韩朋 戚桂村 高达利 陶胜洋 王玉超 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期27-42,共16页

由于淡水资源时空分布的不均一性,部分国家和地区的发展严重受制于淡水资源短缺,海水淡化已成为沿海地区应对淡水紧张问题的重要途径。受自然界水循环启发,利用太阳能驱动水蒸发,直接从海水中分离出清洁水,是一种可持续的低成本海水淡... 由于淡水资源时空分布的不均一性,部分国家和地区的发展严重受制于淡水资源短缺,海水淡化已成为沿海地区应对淡水紧张问题的重要途径。受自然界水循环启发,利用太阳能驱动水蒸发,直接从海水中分离出清洁水,是一种可持续的低成本海水淡化技术。针对传统太阳能蒸发较低的能量利用率和蒸发效率,研究人员基于界面蒸发基本理论,利用光热转化材料选择性地加热空气-水界面,以提高太阳能利用率。本文结合前沿的工作介绍了实现高效太阳能驱动界面水蒸发的关键因素,概述了已报道的常用光热材料,讨论了光热蒸发器结构设计对体系能量管理和物质传输的调控,分析质能传递过程对蒸发系统性能的影响。除此之外,本文对长时间海水蒸发过程中盐析出污染问题及其应对策略进行了综述,最后探讨了目前太阳能界面蒸发面临的挑战并展望了其在海水淡化应用的发展前景。 展开更多

关键词 界面蒸发 太阳能 光热材料 光热蒸发器 海水淡化

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铁离子催化的木基激光诱导石墨烯制备及其海水淡化性能

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作者 韩立辉 李鸣越 +4 位作者 张兴颖 姚靖豪 张舒桐 彭云燕 俞友明 《林业工程学报》 北大核心 2025年第3期122-129,共8页

在全球淡水资源日益紧张的背景下,利用太阳能进行海水淡化已成为一种受到广泛关注的解决方案。太阳能界面蒸发器是一种低能耗、低成本、高效率的新兴海水淡化技术。木材来源广泛、价格低廉,其天然的亲水多孔结构能够有效定向运输水分,... 在全球淡水资源日益紧张的背景下,利用太阳能进行海水淡化已成为一种受到广泛关注的解决方案。太阳能界面蒸发器是一种低能耗、低成本、高效率的新兴海水淡化技术。木材来源广泛、价格低廉,其天然的亲水多孔结构能够有效定向运输水分,较低的导热率可以减少热损失,近年来作为太阳能海水蒸发器基材备受关注。利用铁离子对木材的激光催化石墨化作用,在椴木表面原位构建出多孔的木材衍生激光诱导石墨烯(W-Fe-LIG)。得益于多孔LIG和其中含铁化合物的协同光热效应,该材料在250~2500 nm的波长范围内显示出92.74%的平均光吸收率,在强度为1 kW/m^(2)(一个太阳光照强度)的氙灯光照下,其表面温度可在15 min内从室温上升到(84.8±1.0)℃。以具有优异光热性能的W-Fe-LIG为光热层、下层多孔亲水椴木为泵水隔热层可构建得到Jannus太阳能界面蒸发器,该蒸发器在1 kW/m^(2)的光照下,水蒸发速率可达1.36 kg/(m^(2)·h),蒸发效率达到79.3%。本研究通过一种高效、可行的新方法制备出具有优异光吸收性的木质太阳能界面蒸发器,为木材的高值化利用提供了技术支持和理论依据,在缓解淡水资源短缺方面具有巨大的应用前景。 展开更多

关键词 木材 铁离子 激光诱导石墨烯 光热转化 太阳能界面蒸发器 海水淡化

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基于光热木材的海水淡化研究进展与展望

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作者 吕霈泓 李娟 +2 位作者 石雷 马晨波 曹耀文 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期401-411,共11页

概述等离子体材料、半导体材料、碳基材料和复合材料等光热材料的光热转换机理与性能特点;重点分析碳基光热材料的研究现状与发展优势,针对炭化光热木材和复合光热木材,整理并比较两者的制备方法与蒸发性能;基于光热木材海水淡化系统,... 概述等离子体材料、半导体材料、碳基材料和复合材料等光热材料的光热转换机理与性能特点;重点分析碳基光热材料的研究现状与发展优势,针对炭化光热木材和复合光热木材,整理并比较两者的制备方法与蒸发性能;基于光热木材海水淡化系统,综述太阳能蒸发器强化界面传热传质策略与系统结构优化、系统经济性与稳定性等方面的相关研究,最后总结光热木材海水淡化目前的技术缺陷,展望未来的研究方向。 展开更多

关键词 海水淡化 太阳能蒸发器 木材 界面蒸发 光热效应

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网状骨架CVD生长碳纳米管用于重盐水脱盐 被引量：9

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作者 熊辉 谢歆雯 +2 位作者 王苗 侯雅琦 侯旭 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第9期130-138,共9页

目前,太阳能海水淡化领域通过光子管理、纳米尺度热调控、开发新型光热转换材料、设计高效光吸收太阳能蒸馏器等方法实现了界面太阳能驱动蒸汽生成,这种绿色、可持续的脱盐技术已成为近年来的研究热点。碳基材料如碳纳米管、石墨烯、炭... 目前,太阳能海水淡化领域通过光子管理、纳米尺度热调控、开发新型光热转换材料、设计高效光吸收太阳能蒸馏器等方法实现了界面太阳能驱动蒸汽生成,这种绿色、可持续的脱盐技术已成为近年来的研究热点。碳基材料如碳纳米管、石墨烯、炭黑、石墨等都有涵盖整个太阳光光谱的光吸收能力,是一类新型的光热转换材料。本文通过对材料进行微结构设计,使用化学气相沉积(CVD)技术,在不锈钢网状骨架上生长碳纳米管形成光热转换活性区,以实现高效光吸收、光热转换,并进一步设计了房屋型太阳能蒸发器,其中盐水表面被微米网状-碳纳米管蒸发膜覆盖,利用光热转换过程产生的热量驱动重盐水中的水蒸发产生水蒸气,最后对水蒸气进行冷凝回收实现脱盐。实验结果表明,当光照强度为1个太阳光(1 kW·m-2)时,膜表面温度迅速升高并稳定于84.37°C,对于重盐水(100 g·L-1 NaCl)的脱盐率达到99.92%,可实现稳定持续的重盐水脱盐。这种方法可用于构建多孔界面光热转换脱盐系统,对设计界面光蒸汽转化膜材料及器件,实现规模化海水淡化具有重要的意义。 展开更多

关键词 微结构设计 网状碳纳米管蒸发膜 界面蒸发 光热转换 太阳能蒸发器 重盐水

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