四川
本期分享发表在Desalination杂志上题目为“Space-confined carbonization of wood cellular structure rendered an all-in-one solar-driven evaporator for efficient water desalination and evaporative power generation”的研究文章。
Part 1 文章简介
木材具有天然的分级多孔和各向异性的细胞结构，为太阳能驱动的海水淡化提供了巨大的机遇，但由于其固有的低光热转换率，界面蒸发效率受到限制。尽管已经提出了光热材料装饰和高温碳化方法，但这些方法往往导致较差的界面相容性和热管理。在此，开发了一种木材细胞结构的空间受限碳化策略，以构建一种一体化太阳能驱动的蒸发器，用于高效的海水淡化和蒸发发电。将木材浸入浓H2SO4中引起的细胞结构梯度碳化赋予木材表面更高的光热转换效率（91.6％），并且具有天然亲水性（半）纤维素的内部细胞结构能够快速输送水。因此，空间受限的碳化木材表现出较高的蒸发性能，在1个太阳光下的蒸发速率高达2.1kgm-2h-1。水蒸发引起的离子浓度差也能实现发电，定时电流和电压分别高达34mA和1187mV。此外，硫酸可重复使用，且不影响蒸发稳定性。所研制的空间受限炭化木材也表现出对各种水环境的良好适应性。这种可行的空间受限炭化策略为构建一体化木质太阳能驱动蒸发器，以提高海水淡化和蒸发发电性能提供了新的思路。
Part 2 主要图表
图1是示意图显示（a）木质蒸发器的制备和（b）细胞壁和（半）纤维素的结构变化。（c）海水淡化过程中的质量传递和（d）开发的木质蒸发器的蒸发发电。
图2是（a）TW程序化设计示意图。天然木材横截面（c、d）和径向切面（e）的数码图像（b）和SEM图像。天然木材横截面（g、h）和径向切面（i）的数码图像（f）和SEM图像。（j）天然木材（NW）和H2SO4处理木材（TW）的XPS光谱。（k）XPS光谱中的C 1s和（l）O 1s峰。（m）NW和TW的FTIR光谱。（n）NW和TW表面的XRD。（o）NW和TW表面的元素分析。
图3是（a）1kWm−2 时，NW 和 TW 的表面温度随时间的变化。（b）吸收引起的水流高度随时间的变化。插图：木材横截面水分输送的图像。（c）横截面上 NW 和 TW 的表面接触角变化。（d）NW 和 TW 的光吸收光谱。以标准 AM 1.5 太阳光谱为背景。（e）H2SO4 处理时间对水分蒸发的影响。
图4是(a) NW 和 TW 横截面和径向剖面在 1kWm−2 下的质量变化。(b) 不同太阳辐照强度（1-5 个太阳）下 TW 的蒸发性能。(c) 不同浓度 NaCl（1kWm−2）中的水蒸发。(d) 蒸发前后水中各种金属离子的含量。(e) H2SO4 处理时间（1-4h）对水蒸发的影响。(f) 连续 6h 循环的蒸发速率。插图为第一循环和第六循环的蒸发速率。(g) 1 个太阳下 TW 蒸发器与报道的木质蒸发器的蒸发速率和能源效率比较。吸附前后甲基橙（h）和罗丹明 B 溶液（i）的紫外可见光谱（插图：吸附前后甲基橙和罗丹明 B 溶液的数字图像）。
图5是（a）蒸发发电木材蒸发器示意图。 （b）横截面（WC-C）和径向截面木材（WC-R）的I-V曲线。 （c）木片的功率输出。 （d）发电设备的数字图像。 （e）亮灯和灭灯条件下时序电流的变化。 （f）亮灯和灭灯条件下木材蒸发器I-V曲线的变化。 （g）亮灯和灭灯条件下时序电压的变化。 （h）亮灯和灭灯条件下功率输出随时间的变化。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.desal.2025.118915
引用：Jiao, Huan, et al. "Space-confined carbonization of wood cellular structure rendered an all-in-one solar-driven evaporator for efficient water desalination and evaporative power generation." Desalination (2025): 118915.
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