發(fā)布時間：2020-05-28 19:02

【摘要】：太陽能作為一種取之不盡用之不竭的可再生能源,在緩解當前人類所面臨的能源和水資源短缺等挑戰(zhàn)方面具有廣闊的發(fā)展前景。通過太陽能蒸發(fā)技術(shù),將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能并進一步應(yīng)用于海水淡化,可以一定程度上滿足人類對淡水資源的需求。一些在全太陽光譜內(nèi)具有良好吸收性能的光熱轉(zhuǎn)換材料,如金屬納米粒子、碳基納米粒子等,具備優(yōu)異的光吸收和熱轉(zhuǎn)換能力。通過將這些光熱轉(zhuǎn)換材料與支撐基材進行復(fù)合,能夠獲得具有優(yōu)異光吸收和熱轉(zhuǎn)換性能的光熱復(fù)合薄膜,將其應(yīng)用于太陽能海水淡化領(lǐng)域在理論上可以獲得無限量的淡水資源。因此,未來這類太陽能蒸發(fā)復(fù)合薄膜在太陽能海水淡化等領(lǐng)域預(yù)期將得到更廣泛的應(yīng)用。本文開發(fā)了兩種以碳納米管為光熱轉(zhuǎn)換材料的復(fù)合薄膜,包括碳納米管-聚偏氟乙烯復(fù)合薄膜和碳納米管-濾紙復(fù)合薄膜并根據(jù)界面太陽能蒸發(fā)的概念設(shè)計了膜蒸發(fā)裝置和一體化蒸發(fā)裝置,同時對其制備流程、結(jié)構(gòu)表征及太陽能蒸發(fā)機理和性能等方面進行了深入研究。首先通過相轉(zhuǎn)化法制備了碳納米管-聚偏氟乙烯復(fù)合薄膜,實現(xiàn)了碳納米管光熱轉(zhuǎn)換材料的固定化。復(fù)合薄膜在全太陽光譜范圍具有高效的光吸收性能,同時其自身的微孔結(jié)構(gòu)賦予了其良好的親水性,保證了薄膜在蒸發(fā)過程中保持濕潤狀態(tài)。為了減少太陽能蒸發(fā)過程中從薄膜流向底部水體的附加熱損失,設(shè)計并構(gòu)建了一個膜蒸發(fā)裝置。其主要組件包括一個作為太陽能吸收和光熱轉(zhuǎn)換層的碳納米管-聚偏氟乙烯薄膜、做為輸水材料的定性濾紙圓片和四條與圓片相連的條狀濾紙帶、一個作為隔熱層的氣凝膠氈。研究了碳納米管濃度和光照強度對碳納米管-聚偏氟乙烯復(fù)合薄膜及相應(yīng)膜蒸發(fā)裝置太陽能蒸發(fā)性能的影響并對其循環(huán)穩(wěn)定性進行測試。在1 kW m~(-2)的模擬太陽光照強度下實現(xiàn)了84.6%熱轉(zhuǎn)換效率和1.31 kg m~-22 h~(-1)的蒸發(fā)速率。其次,利用旋涂法使鑄膜液中的碳納米管-聚偏氟乙烯顆粒均勻地負載在親水性良好的定性濾紙上構(gòu)建了碳納米管-濾紙復(fù)合薄膜,賦予了其優(yōu)異的光吸收性能;通過負載聚氨酯泡沫顯著降低了薄膜的熱損失同時構(gòu)建了一體化蒸發(fā)裝置,實現(xiàn)了光吸收、水傳輸和熱管理的完美耦合。制備得到的復(fù)合薄膜表現(xiàn)出大于95%的太陽光高吸收率,并在光照強度為的1 kW m~(-2)條件下獲得了約88%的高熱轉(zhuǎn)換效率。
【圖文】：

2圖 1-1 不同太陽能蒸發(fā)系統(tǒng)示意圖: （a）體積加熱系統(tǒng)和（b）界面加熱系統(tǒng)[ure1-1 Schematic drawing of various photothermal evaporation systems: (a)the volumsystem and (b) the interfacial system

圖 1-2 先進界面太陽能蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計概念示意圖[14]1-2 Schematic diagrams of the advanced interfacial solar vapor conversion system desconcepts[14]光吸收增強陽能吸收率是評價光吸收層的光熱轉(zhuǎn)換性能的關(guān)鍵指標，，它決定了蒸發(fā)
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK511;TQ127.11;TB383.2

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 科苑;;中科院二硫化鉬/類金剛石碳復(fù)合薄膜研究獲系列進展[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2017年11期

2 楊曉宇;任歡歡;黃玉龍;焦彩珍;張繼;;聚乙二醇改性聚乳酸/乙酰檸檬酸三丁酯復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)及性能[J];中國塑料;2018年07期

3 魏少華;吳小軍;杜凱;易勇;尹強;;籠型倍半硅氧烷/聚酰亞胺復(fù)合薄膜的合成及性能[J];西南科技大學學報;2016年04期

4 李志明;賈耀;張雅婷;畢忠杰;鄧學良;翟燕;;滑石粉對聚酰亞胺/二氧化鋯復(fù)合薄膜的影響[J];山東化工;2017年13期

5 孫俞;程逵;翁文劍;林軍;王慧明;;二氧化鈦/氧化鋅復(fù)合薄膜的制備及生物相容性表征[J];稀有金屬材料與工程;2014年S1期

6 韓文松;;聚酰亞胺/凹凸棒土復(fù)合薄膜的制備與性能研究[J];陜西理工學院學報(自然科學版);2015年02期

7 常振軍;陳師;白璐;郭樹遠;王宇;宋天佑;;高導電納米銀/聚酰亞胺復(fù)合薄膜的制備及其性能研究[J];塑料工業(yè);2013年12期

8 石敏;顧倉;許育東;王雷;蘇海林;王云龍;齊三;袁琳;;無鉛多鐵性復(fù)合薄膜材料的研究[J];材料導報;2013年23期

9 董云飛;蔣里鋒;俞娟;王曉東;黃培;;化學還原法制備聚酰亞胺/銀復(fù)合薄膜[J];高分子材料科學與工程;2013年06期

10 翁凌;閆利文;景偉;龔忠良;;碳化鈦/聚酰亞胺高介電復(fù)合薄膜的制備及性能研究[J];化學與黏合;2012年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 魯廣昊;;高分子半導體復(fù)合薄膜垂直相分離分析新技術(shù)[A];2014年全國高分子材料科學與工程研討會學術(shù)論文集（下冊）[C];2014年

2 王昊;陳雙俊;張軍;許仲梓;;LDPE/POE/SmBO_3復(fù)合薄膜材料表面蝕刻研究[A];2009年全國高分子學術(shù)論文報告會論文摘要集（下冊）[C];2009年

3 密永娟;歐軍飛;楊生榮;王金清;;聚多巴胺基復(fù)合薄膜的制備及其性能研究[A];甘肅省化學會第二十七屆年會暨第九屆甘肅省中學化學教學經(jīng)驗交流會論文摘要集[C];2011年

4 李曉光;劉愉快;姚一平;;BiFeO3/La5/8Ca3/8MnO3復(fù)合薄膜的巨磁介電效應(yīng)及高低電阻態(tài)轉(zhuǎn)換行為[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

5 趙巍;賈震;鄂磊;雅菁;劉志鋒;;浸漬提拉法合成鈦酸鉍/二氧化鈦復(fù)合薄膜的研究[A];第十七屆全國高技術(shù)陶瓷學術(shù)年會摘要集[C];2012年

6 高學文;;多層共擠出復(fù)合薄膜晶點解析[A];中國包裝技術(shù)協(xié)會研討推廣會暨塑料包裝委員會第六屆第三次年會論文集[C];2004年

7 王旭;劉愛榮;錢東金;;碳納米管-聚紫精復(fù)合薄膜的組裝及其電化學性質(zhì)[A];中國化學會第二十五屆學術(shù)年會論文摘要集（上冊）[C];2006年

8 周生洋;牛奔;鐘淦基;李忠明;;全降解原位纖維化網(wǎng)絡(luò)復(fù)合薄膜形態(tài)調(diào)控與阻隔性能研究[A];2015年全國高分子學術(shù)論文報告會論文摘要集——主題K 高分子加工[C];2015年

9 潘月秀;余瑞蓮;石松;馮志海;;多聯(lián)吡啶/過渡金屬離子自組裝復(fù)合薄膜材料[A];復(fù)合材料：創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展(上冊)[C];2010年

10 朱軍;楊明成;陳海軍;劉克波;趙惠東;張傳國;;γ—射線輻射對尼龍6復(fù)合薄膜性能的影響[A];第6屆輻射研究與輻射工藝學術(shù)年會論文集[C];2004年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 楊林;新型陶瓷復(fù)合薄膜研制出[N];廣東建設(shè)報;2009年

2 成遠發(fā);復(fù)合薄膜的固化管理[N];中國包裝報;2007年

3 李建國;多層共擠復(fù)合薄膜成為發(fā)展新趨勢[N];中國包裝報;2006年

4 單仁;復(fù)合薄膜基材的品種及性能[N];中國建材報;2006年

5 ;如何獲得挺性好的復(fù)合薄膜[N];中國包裝報;2002年

6 高學文;多層共擠復(fù)合薄膜的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[N];中國包裝報;2002年

7 黃虹 龔曉燕;我國多層共擠復(fù)合薄膜工藝日趨成熟[N];中國包裝報;2003年

8 陳昌杰;聚乙烯醇在復(fù)合薄膜中的應(yīng)用[N];中國包裝報;2005年

9 記者 郭新秋、劉文波;多層共擠復(fù)合薄膜在大連誕生[N];中國食品質(zhì)量報;2002年

10 趙世亮;復(fù)合薄膜的曲率與材料的熱收縮率差異[N];中國包裝報;2011年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 代秀紅;磁控與脈沖激光共濺射方法制備YBa_2Cu_3O_(7-δ)超導復(fù)合薄膜的研究[D];河北工業(yè)大學;2017年

2 石楚琪;高性能聚酰亞胺/冠醚復(fù)合薄膜的制備與性能[D];華南理工大學;2019年

3 孫志永;硅基表面稀土改性碳納米管復(fù)合薄膜的摩擦磨損性能研究~*[D];上海交通大學;2016年

4 王相文;無機化合物納米粒子雜化PI和復(fù)合薄膜的制備與介電性能[D];哈爾濱理工大學;2018年

5 劉媛媛;MWNTs表面態(tài)對聚酰亞胺基復(fù)合薄膜微觀結(jié)構(gòu)及阻變特性影響[D];哈爾濱理工大學;2018年

6 孫光耀;二氧化釩復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計及光電性能評價[D];中國科學院大學(中國科學院上海硅酸鹽研究所);2018年

7 張冬麗;導熱/介電聚合物基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能研究[D];北京科技大學;2019年

8 白國華;納米軟磁復(fù)合薄膜的PLD法制備及性能研究[D];浙江大學;2017年

9 陳晨偉;基于多層復(fù)合控釋技術(shù)的PP/PVA/PP活性包裝復(fù)合薄膜制備分析及其應(yīng)用研究[D];上海海洋大學;2018年

10 夏旭;零維二維納米材料協(xié)同改性聚酰亞胺復(fù)合薄膜微結(jié)構(gòu)與電學性能研究[D];哈爾濱理工大學;2019年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 苗恩東;碳納米管復(fù)合薄膜的構(gòu)建及其太陽能蒸發(fā)特性研究[D];中國礦業(yè)大學;2019年

2 呂超;碳納米管膜表面金屬化及其在電磁屏蔽與鋰離子電池集流體中的應(yīng)用[D];江西理工大學;2019年

3 梁倩;氧化鈦—碳納米管復(fù)合薄膜的制備與特性研究[D];電子科技大學;2019年

4 成明;WO_3/MoO_3復(fù)合薄膜的光電性能研究[D];長春理工大學;2019年

5 宿丹丹;用于組織修復(fù)的膠原蛋白水凝膠材料的制備及其性能評價[D];江南大學;2019年

6 張宇飛;WO_3/金屬復(fù)合薄膜的光電性能研究[D];長春理工大學;2019年

7 衛(wèi)園園;雜多酸基多組分復(fù)合薄膜的制備及其可見光光致變色性能研究[D];吉林大學;2019年

8 黃雨婷;摻雜型POM/PVP復(fù)合材料的制備及其在可循環(huán)打印紙中的應(yīng)用[D];吉林大學;2019年

9 張波波;聚羥基丁酸酯/納米纖維素復(fù)合薄膜的制備與性能研究[D];廣西大學;2019年

10 王婷;層疊式介質(zhì)電容制備與性能研究[D];電子科技大學;2019年

本文編號：2685684