具有成本效益的3D打印生物水凝蒸发器用于稳定的太阳能海水淡化

科学领域:

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

背景情况:

• 太阳能淡化对于可持续的淡水生产至关重要.
• 现有的水凝蒸发器在成本效益,可扩展性和耐盐性方面面临挑战.
• 需要先进的材料和设计,以实现高效和稳定的太阳能海水淡化.

研究的目的:

• 设计和开发一个具有成本效益和可扩展的3D打印生物体水凝蒸发器 (3DP-BHE),用于稳定的太阳能淡化.
• 模仿自然的透气和层次性的多孔结构,以提高性能.
• 评估3DP-BHE的长期性能和成本效益.

主要方法:

• 使用商业活性炭和生物质粉骨架制造3DP-BHE.
• 纳入生物树叶层,以吸收光和蒸汽扩散.
• 生物树干层的设计,具有3D打印的双模体多孔结构,用于水运输和离子管理.
• 在一个阳光下测试 (1kW m−2) 太阳辐射与10%的盐水.

主要成果:

• 3DP-BHE实现了94.01%的光吸收率和2.13kg m−2 h−1的稳定蒸发率,能量效率为90.5%.
• 在7天的10 wt.%盐水淡化过程中,保持了1.98 kg m-2 h-1的稳定蒸发率.
• 经过195.3g h−1 $−1的记录高的成本效益,材料成本为10.14 m−2. 2美元.

结论:

• 3DP-BHE为太阳能海水淡化提供了一个有希望的,负担得起的,可扩展的解决方案.
• 生物设计增强了光吸收,水转移和盐离子管理,以获得稳定的长期性能.
• 这项技术在各种规模的淡水生产中具有显著的潜力,包括家庭和离网社区.