文献分享427：控制热管理以加速高盐度海水淡化和发电

本期分享发表在Device杂志上题目为“Controlling thermal management for accelerating high-salinity desalination and electricity generation”的研究文章。

Part 1 文章简介

太阳能蒸汽发电（SSG）过程中高效的热管理面临着巨大的挑战，因为热量不足会降低脱盐速率，而热量过高又会影响其耐盐性。为此，本研究设计了一种分离式双层槽式蒸发器，其功能分区相互独立但又相互协同，以提高能量的多重利用率。分离式光热转换区和界面蒸发区经过精心设计，可实现多辐射收集和局部热管理。独立的脱盐区和排盐区的设计同时避免了因汽化抑制和通道堵塞而导致的蒸发速率降低。因此，合理的槽式结构实现了更快的蒸发速率（3.51 kg·m−2·h−1）和优异的耐盐性（超过24小时）。通过精心设计的立体热流，低品位热的捕获产生了明显的热场梯度，从而提高了热电输出（225 mW·m−2）。长期高盐度海水淡化过程中实现淡水、盐、电的日联产，具有优越的实用性，可显著提高清洁水产量。

‍ Part 2 主要图表

图1是DGE 的热管理机制

(A) 三维分离双层槽式蒸发器示意图，该蒸发器具有增强的太阳能吸收和热定位能力，可实现高效的水、盐和电联产。

(B) 不同槽高下的太阳能吸收和热通量性能。

(C) 不同槽深下的集盐和供水能力。

图2是 构造与特性

(A) DGE 制造工艺示意图。

(B) 双层棉织物的数码图像。插图显示了双层织物的横截面。

(C) DGE 及其功能区的数字图像。开放式 DGE 设计仅用于展示设备结构。所有测试的蒸发器均采用封闭式配置。

(D) 顶层和底层的太阳吸收光谱。

(E 和 F) 反向放置的双层织物的单向水电导率。插图显示了水含量的分布。

图3是 热利用与蒸发性能

(A) SPE、DPE 和 DGE 热利用性能示意图。

(B) SPE、DPE 和 DGE 稳定热分布数值模拟。

(C) 单次太阳辐射下 DGE 不同位置的湿表面温度。

(D 和 E) 单次太阳辐射下 SPE、DPE 和 DGE 的热通量 (D) 和蒸发速率 (F)。

(F) 不同入射角下的辐射示意图。

(G 和 H) 不同入射角下 SPE、DPE 和 DGE 的热通量 (G) 和蒸发速率 (H)。

图4是 脱盐率和脱盐性能

(A) SPE、DPE 和 DGE 传热和水流管理示意图。

(B) SPE、DPE 和 DGE 稳定盐离子分布的数值模拟。

(C) 在 1 次太阳辐射下，20 wt% 盐水中 SPE、DPE 和 DGE 脱盐 24 小时的数字图像。

(D) 在 1 次太阳辐射下，20 wt% 盐水中的长期蒸发速率。

(E) 在 1 次太阳辐射下，采用亲水/疏水吸收剂的 DGE 在 10 wt% 盐水中的长期蒸发速率。

(F) 在 1 次太阳辐射下，采用不同吸收剂的 DGE 的电压输出。

图5是 资源联产原型演示

(A) DGE 系统工业运行前景示意图。

(B) 20% 盐水中 DGE 在 1 次太阳辐射下的长期热电输出。

(C) DGE 在不同辐射条件下的功率输出。

(D) 用于集成热电联产的阵列式 DGE 的数字图像。

(E) 阵列串联 DGE 在 1 次太阳辐射下的电压输出。

(F) 中国武汉（东经 113.41°，北纬 29.58°）的室外辐射和水、盐、电联产性能记录。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.device.2025.100902

引用 ：Liu, Keshuai, et al. " Controlling thermal management for accelerating high-salinity desalination and electricity generation ." Device (2025) .

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