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科学研究
海南大学澳门大阳城集团官网罗盛旭、刘用CEJ:光热转换复合水凝胶的制备及其光驱动界面蒸发水处理和热电转换的应用研究
2024年05月13日 16:44   点击:

太阳能驱动的界面蒸发(SDIE)在缓解全球淡水短缺方面具有巨大的潜力,这需要设计高效的能源转换装置。 近日,澳门大阳城集团官网污染控制与先进材料研究团队在化工学科Top期刊Chemical Engineering Journal (中国科学院一区,IF=15.1)在线发表题为“Black Silver-Decorated liquid metal nanofillers coupled with Glycerol-Modified hydrogel composites for high efficiency solar steam generation and thermoelectric conversion”的研究论文,在高效太阳能驱动海水淡化和协同热电联产方面取得新进展。

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1 液态金属基复合纳米材料集成甘油改性水凝胶蒸发器的示意图


该研究成果基于SDIE中产热、能源利用、水输送和蒸发等四个关键过程的多途径调节,开发了一种四重工程设计的水凝胶基蒸发器。该水凝胶基蒸发器将具有高光热转换效率(PCE)为30.4%的表面定制的液态金属纳米颗粒(EGaIn@Ag NPs),作为高效产热的纳米填料。通过定向冷冻,在聚乙烯醇(PVA)水凝胶中构建了垂直排列的微通道,以加速水的运输。将甘油引入到PVA基质中,既能防止从界面到体相水的热损失,又可调节水凝胶中水的键合状态,实现协同作用,以降低水的汽化焓。这种设计使得该装置在1个太阳光强下实现了3.26 kg m2 h1的高蒸发速率。水凝胶蒸发器(EGaIn@Ag/PVAG)适用于处理真实海水和染料污染的污水,具有良好的脱盐耐久性和自清洁性能。同时,协同设计还赋予了水凝胶光--电转换的能力。

这项工作为SDIE器件的协同创新设计提供了新的见解,有望进一步开发基于水凝胶复合材料的能量转换和利用器件,拓展其在太阳能驱动光热技术中的应用前景,特别是在现实生活场景中的应用。

该成果第一完成单位为海南大学,海南大学澳门大阳城集团官网罗盛旭教授、刘用副教授为论文的共同通讯作者,澳门大阳城集团官网21级硕士研究生杨菲、21级博士研究生包中华为论文的共同第一作者。

2. 论文发表截图

该项工作得到了国家自然科学基金(21767008)、海南大学科研启动基金(KYQD(ZR)-21059)及海南省自然科学基金重点项目(524RC472)的资助。


文章链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724033023

第一作者:杨菲、包中华

通讯作者:罗盛旭、刘用

审核人:潘福生



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