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现代工程与应用科学学院朱嘉教授课题组在界面

文章作者:产品测评 上传时间:2019-11-24

67777.com,近日,南京大学现代工程与应用科学学院朱嘉教授课题组在高效界面光热-蒸汽转换上取得最新进展。该工作以《Enhancement of interfacial solar vapor generation by environmental energy》为题发表在Cell press旗下期刊Joule上(DOI:https://doi.org/10.1016/j.joule.2018.04.004)。课题组博士研究生李秀强与硕士研究生李金磊为该论文的共同第一作者,朱嘉教授为论文的通讯作者,该工作得到了阿联酋哈利法科技大学张铁军教授课题组的帮助和支持,同时也得到了南京大学祝世宁院士的指导和支持。

新华社华盛顿11月21日电中国研究人员21日在美国《国家科学院学报》上报告了一种高效、便携的太阳能海水淡化技术,能以高达80%的能源转换效率把海水转化成高质量的饮用水。

界面光热转换作为新兴太阳能技术因其高转换效率及在海水淡化、水处理等诸多领域的应用前景,引起学界、产业界的广泛关注。过去一段时间的发展,诸多工作聚焦于通过材料结构设计、光学调控、热学管理以及水通道的设计来提高光-蒸汽的转化效率。然而业界通常认为因为吸收体向环境的能量耗散(包括光学与热学损耗)不可避免,因此最大的蒸发量会受限于太阳能功率密度而存在上限(按照标准太阳能谱计算,~1.47L/m2/h),光-蒸汽产生的净蒸发量会趋近但无法超过这一上限。

负责研究的南京大学现代工程与应用科学学院教授朱嘉告诉新华社记者,太阳能海水淡化利用光蒸馏原理,无需其他能量即可产生淡水,因此为理想的海水淡化方案,但由于能量转换效率较低,一直无法大规模应用。

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为此,朱嘉课题组提出一种新思路,它有两大创新之处:一是利用石墨烯制成可折叠而且轻便的薄膜,用来吸收太阳能蒸馏海水,大大增加了便携性;二是让石墨烯吸收体与海水分隔开,降低热导损耗。

图1. 传统界面光蒸汽转化 与环境能量增强的界面光蒸汽转化对比示意图

朱嘉说,在过去绝大部分工作中,吸收体与水直接接触,造成能量通过水本身的导热而耗散掉,所以需要光学聚焦、隔热等手段维持热平衡。他们的工作设计了一个特殊的二维水通道,不让吸收体与海水直接接触,所以不需外界辅助,就能实现高效转换。

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