网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

南京林业大学杨小飞《ACS Nano》烯/PVA/壳聚糖水凝胶表面图案化, 用于高产太阳能蒸汽

0
分享至

【科研摘要】

提高蒸发率对于促进太阳能蒸汽发电在海水淡化生产净水中的应用极为重要。然而,普通 2D)光热蒸发器的理论蒸发速率限值仅为 1.46 kg m-2 h-1 左右。虽然 3D 蒸发器可以突破极限,但它们需要更多的原材料。


最近,南京林业大学杨小飞教授团队报告了一种通过嵌入二维纳米结构的一体式混合水凝胶蒸发器和表面图案化的协同作用来实现高产太阳能蒸汽生成的有效方法。这种改进的表面图案蒸发器能够同时降低蒸发焓并在蒸发表面附近引起 Marangoni 效应,从而提供 3.62 kg m-2 h-1 的高蒸发率,这是理论极限的两倍多普通二维光热蒸发器。


这种混合水凝胶提供了一种经济高效且节能的途径来缓解清洁水短缺。相关论文以题为Surface Patterning of Two-Dimensional Nanostructure-Embedded Photothermal Hydrogels for High-Yield Solar Steam Generation发表在《ACS Nano》上。

【主图导读】


图 1. SSG 技术示意图,由密闭空间中的定制水态与 Ti3C2Tx MXene/rGO 嵌入的混合水凝胶的凹金字塔形表面形貌的协同作用引起。


图 2. 水凝胶的形态和吸水性能。


图 3. (a) 平坦湿 MRH 的 UV-Vis-NIR 吸收光谱。(b) MRH-3 在 1.0 太阳光照射下的红外热图像的顶视图和侧视图。(c, d) 扁平 MRH 的重量损失和相应的能量效率。(e) 水、MRH-0、MRH-3、MXene 和 rGO 水凝胶的等效水汽化焓。( f )MRH-3的O-H拉伸模式能量区域的拟合曲线。


图 4. (a) 用于太阳能蒸发的表面纹理 MRH 示意图(黄色图像是 MRH-3S2 的光学显微镜图像)。(b) 纹理化 MRH 的 UV-Vis-NIR 吸收光谱。(c) MRH-3S3 在太阳辐射(1.0 太阳光)下的红外图像。(d, e) MRH-3、MRH-3S1、MRH-3S2和MRH-3S3水凝胶在1.0阳光照射下的水分质量损失和相应的蒸发率和能量效率。(f) MRH-3S2 在太阳辐射(1.0 太阳光)下 SSG 性能的循环稳定性。


图5. (a) MRH-3S2温度等高线分布数值模拟、箭头指示的传导热通量、太阳蒸发面温度、MRH-3S2在1小时内随时间变化的模拟温度结果。(b) 凹槽结构中水流速度提升的机制。(c–f) MRH-3、MRH-3S1、MRH-3S2 和 MRH-3S3 中水流的稳态模拟速度大小。

【总结】

通过具有纳米限制和水活化的协同效应的 Ti3C2Tx MXene/rGO 水凝胶(MRH)实现了高效的太阳能蒸汽产生。Ti3C2Tx MXene/rGO纳米片、PVA(聚乙烯醇)/CS聚合物骨架和水分子之间的相互作用会影响水分子之间的氢键强度,从而显着降低水汽化焓。这导致了 3.38 kg m-2 h-1 的高蒸发率。此外,将表面结构引入 MRH 水凝胶不仅增强了太阳能吸收率,而且诱导了温度和张力梯度以激活 Marangoni 对流。数值模拟表明,当表面结构的规模/大小最佳时,马兰戈尼效应有效地加速了蒸发表面附近的水流速,并积极促进了太阳蒸发。因此,MRH-3S2 的蒸发率进一步增加到 3.62 kg m-2 h-1,在一次阳光照射下能量转换效率为 91%。凭借在废水净化和海水淡化方面的优异性能和稳定性,这种基于 MRH 的太阳能蒸发器有望为太阳能蒸汽发电的实际应用提供理想的解决方案,以在相同的太阳能输入下获得更大的清洁水输出。这种成分和表面形貌设计概念对于其他相关应用也很重要,例如环境水管理或表面冷却。

参考文献:

doi.org/10.1021/acsnano.1c02578

版权声明:「高分子材料科学」旨在分享学习交流高分子聚合物材料学等领域的研究进展。上述仅代表作者个人观点。商业转载,投稿,荐稿或合作请后台联系编辑。感谢各位关注!

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
伊藤石川平野全哭了!刘诗雯激动欢呼谢师妹,王曼昱父母亮相庆祝

伊藤石川平野全哭了!刘诗雯激动欢呼谢师妹,王曼昱父母亮相庆祝

足坛宙斯
2021-08-05 23:03:17
反转!曝梅西与巴萨谈崩,因1点拒绝续约,或去巴黎联手内马尔

反转!曝梅西与巴萨谈崩,因1点拒绝续约,或去巴黎联手内马尔

你懂个球
2021-08-06 02:49:06
法德日拒绝站队,对抗中国自取灭亡!美专家承认:拜登比特朗普危害还要大

法德日拒绝站队,对抗中国自取灭亡!美专家承认:拜登比特朗普危害还要大

洪江市广播电视台
2021-08-04 22:36:24
中方目前处于领先地位!美国有望击败中国?美媒做出大胆预测

中方目前处于领先地位!美国有望击败中国?美媒做出大胆预测

海峡快讯
2021-08-06 00:27:06
7岁男童在小区泳池溺亡,家属:水深才30厘米,是被排水口吸住了整条腿

7岁男童在小区泳池溺亡,家属:水深才30厘米,是被排水口吸住了整条腿

九派新闻
2021-08-05 15:43:16
唐嫣和杨幂合影火了,1小时阅读量破150万,气质差距被热议

唐嫣和杨幂合影火了,1小时阅读量破150万,气质差距被热议

娱乐圈的阿三
2021-08-05 13:30:46
国乒奥运夺金!刘国梁举国旗庆祝,日乒鞠躬,陈梦:我们世界最强

国乒奥运夺金!刘国梁举国旗庆祝,日乒鞠躬,陈梦:我们世界最强

百乐体育大咖
2021-08-05 20:58:42
恶人终有恶报,吴亦凡事件牵扯多个明星,网友请求彻查重审杨旭文

恶人终有恶报,吴亦凡事件牵扯多个明星,网友请求彻查重审杨旭文

妖腰
2021-08-05 08:58:16
79趟航班被取消!中国紧急暂停全部非必要出入境证件!多省市入境政策变了,大部分隔离28天

79趟航班被取消!中国紧急暂停全部非必要出入境证件!多省市入境政策变了,大部分隔离28天

最英国
2021-08-05 20:33:23
上海发现一新冠肺炎病例,该病例14天内未离沪

上海发现一新冠肺炎病例,该病例14天内未离沪

澎湃新闻
2021-08-03 09:44:23
8岁女孩被性侵,生殖器破损终生靠人造器官,犯罪元凶仅坐牢12年

8岁女孩被性侵,生殖器破损终生靠人造器官,犯罪元凶仅坐牢12年

资讯话你知
2021-08-05 08:57:36
加拿大警告该国公民或被禁离开香港,保安局驳斥:加方作失实陈述,应修正立场

加拿大警告该国公民或被禁离开香港,保安局驳斥:加方作失实陈述,应修正立场

环球网资讯
2021-08-05 21:16:34
张本智和到底喊的啥?日本网友:主要就一个词!很不友好的方言

张本智和到底喊的啥?日本网友:主要就一个词!很不友好的方言

运动帮
2021-08-05 10:08:31
科贝:拉波尔塔本计划明天官宣梅西续约,告别视频是为续约准备的

科贝:拉波尔塔本计划明天官宣梅西续约,告别视频是为续约准备的

直播吧
2021-08-06 06:03:23
友尽赛!20岁小将剪刀脚故意废人,8000万欧新星骨折赛季或报销!

友尽赛!20岁小将剪刀脚故意废人,8000万欧新星骨折赛季或报销!

绿茵舞着
2021-08-05 19:34:30
国乒让功勋陪练C位观战!模仿伊藤美诚多年,孙颖莎赢球该感谢她

国乒让功勋陪练C位观战!模仿伊藤美诚多年,孙颖莎赢球该感谢她

三十年莱斯特城球迷
2021-08-05 20:17:04
北大教授张维迎:真正发达的国家,会不计成本地做三种付出

北大教授张维迎:真正发达的国家,会不计成本地做三种付出

锵锵文史局
2021-08-05 19:34:26
全国百强县英雄榜出炉江苏占25席,前十强江苏占据6席

全国百强县英雄榜出炉江苏占25席,前十强江苏占据6席

澎湃新闻
2021-08-04 22:54:21
毛岸英牺牲70年后,彭德怀绝密电报首次公开,毛岸英牺牲细节

毛岸英牺牲70年后,彭德怀绝密电报首次公开,毛岸英牺牲细节

古往今来
2021-08-05 04:30:29
日本网友:刘诗雯是中国队唯一的突破口,换成王曼昱我们没机会了

日本网友:刘诗雯是中国队唯一的突破口,换成王曼昱我们没机会了

乒乓看世界
2021-08-05 20:18:52
2021-08-06 06:22:44
高分子材料科学
高分子材料科学
学习《高分子材料科学》进展
417文章数 796关注度
往期回顾 全部

科技要闻

科兴将提交德尔塔毒株疫苗紧急使用申请

头条要闻

她放弃加拿大国籍代表中国出战 是传奇名将的外孙女

头条要闻

她放弃加拿大国籍代表中国出战 是传奇名将的外孙女

体育要闻

被骂"滚回中国"的他,带不动日本队友

娱乐要闻

网传吴亦凡供出"同伙" 4位艺人报警

财经要闻

汽车要闻

雷克萨斯公布新产品计划 2022年推全新RX和LX

态度原创

亲子
健康
教育
房产
手机

亲子要闻

光明日报:教孩子怎么做孩子,也是一门学问

传染力堪比水痘,"德尔塔"为何这么毒?

教育要闻

北京:5月31日后按规定生育三孩 享生育奖励假30天

房产要闻

海南最新土地数据:海口、三亚住宅用地0供应!

手机要闻

看齐安卓!iPhone广受诟病的问题有望解决