通过三维二层纤维素气凝增强界面太阳能蒸汽的产生

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 可再生能源可再生能源是可再生能源.
• 环境工程 环境工程

背景情况:

• 接口太阳能蒸汽发电 (ISSG) 提供了一种可持续的方法,通过淡化和净化生产清洁的水.
• 当前的ISSG技术需要提高蒸发率,淡水质量和成本效益.

研究的目的:

• 为ISSG开发一种低成本,高效的蒸发器.
• 为了研究用于太阳能水生产的新型3D双层气凝的性能.

主要方法:

• 使用纤维素纳米纤维 (CNF) 作为骨架,用聚乙醇酸 (PVAP) 作为填充剂,使用碳纳米管 (CNT) 作为光吸收剂,制造3D双层气凝.
• 气凝的光吸收,水转移率和导热率的表征.
• 评估气凝在不同条件下的太阳能蒸汽发电性能,包括太阳能淡化和户外测试.

主要成果:

• CNF/PVAP/CNT (CPC) 气凝表现出宽带光吸收和超快的水转移速率.
• 气凝证明了有效的热封闭,最大限度地减少了热损失.
• 在 1 个太阳辐射下,CPC-3 实现了 4.02 公斤 m^-2 h^{-1 的蒸发率,能量转换效率为 125.1%.}
• 通过利用额外的对流流和环境能量,实现了11.37 kg m-2 h-1 的超高蒸发率.
• 连续的太阳能海水淡化产生了10.70公斤的蒸发率m-2h-1.
• 在微弱的阳光下进行户外测试,累计蒸发量为73.2公斤m−2d−1,足以满足20人的日常饮用水需求.

结论:

• 开发的CPC气凝是一种有前途的材料,用于高效和经济高效的太阳能蒸汽发电.
• 它在海水淡化和水净化方面的高性能凸显了它在实际应用中的潜力.
• 该材料的成本效益 (1.085 L h ^{-1 $ -1) 支持其在太阳能淡化,废水处理和金属提取等大规模实施的可行性.}