通过 FeCoNiCrMn 高合金纳米粒子的带间转换,优化光热转换能力
Yanyan Feng1, Haiying Yao1, Zhuo Sun1
1Key Laboratory for Anisotropy and Texture of Materials (MOE), School of Materials Science and Engineering, Northeastern University, Shenyang 110819, China.
ACS applied materials & interfaces
|July 24, 2024
概括
在高合金纳米粒子 (HEA-NP) 中优化元素比率是高效光热转换的关键. 均衡的比率提高了太阳能蒸汽的产生,而不平衡的比率降低了性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 光热转换 光热转换
背景情况:
- 高合金纳米粒子 (HEA-NPs) 显示出由于d-d跨带转换 (IBTs) 的光热应用的前景.
- 元素比对HEA-NP光热性能的影响需要进一步研究.
研究的目的:
- 研究FeCoNiCrMn HEA-NP中不同元素比对光学吸收和光热转换的影响.
- 阐明元素组成和光热效率之间的关系.
主要方法:
- 用不同的Cr和Mn比率合成FeCoNiCrMnHEA-NP.
- 在太阳辐射下测试光学吸收和光热转换性能.
- 密度函数理论 (DFT) 计算来分析电子结构和IBTs.
主要成果:
- 在HEA-NP中不平衡的元素比被发现会降低光热性能.
- 据DFT的计算显示,元素比率改变了d-d IBT,并且在Fermi水平附近产生了不足的填充区域.
- 具有平衡比率的HEA-NP实现了97.6°C的表面温度,蒸发率为2.13kg·m$^{-2}$·h$^{-1}$,能量转换效率为93%.
结论:
- 元素比率显著影响HEA-NP的光热转换效率.
- 在HEA-NP中平衡的元素组成对于最大限度地提高太阳能蒸汽发电性能至关重要.
- 高电站为太阳能驱动的高效水蒸发提供了一个有前途的平台.
