目前,太陽(yáng)能海水淡化領(lǐng)域通過光子管理、納米尺度熱調(diào)控、開發(fā)新型光熱轉(zhuǎn)換材料、設(shè)計(jì)高效光吸收太陽(yáng)能蒸餾器等方法實(shí)現(xiàn)了界面太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)蒸汽生成,這種綠色、可持續(xù)的脫鹽技術(shù)已成為近年來的研究熱點(diǎn)。碳基材料如碳納米管、石墨烯、炭黑、石墨等都有涵蓋整個(gè)太陽(yáng)光光譜的光吸收能力,是一類新型的光熱轉(zhuǎn)換材料。本文通過對(duì)材料進(jìn)行微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使用化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù),在不銹鋼網(wǎng)狀骨架上生長(zhǎng)碳納米管形成光熱轉(zhuǎn)換活性區(qū),以實(shí)現(xiàn)高效光吸收、光熱轉(zhuǎn)換,并進(jìn)一步設(shè)計(jì)了房屋型太陽(yáng)能蒸發(fā)器,其中鹽水表面被微米網(wǎng)狀-碳納米管蒸發(fā)膜覆蓋,利用光熱轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生的熱量驅(qū)動(dòng)重鹽水中的水蒸發(fā)產(chǎn)生水蒸氣,最后對(duì)水蒸氣進(jìn)行冷凝回收實(shí)現(xiàn)脫鹽。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)光照強(qiáng)度為1個(gè)太陽(yáng)光(1 kW·m^-2)時(shí),膜表面溫度迅速升高并穩(wěn)定于84.37°C,對(duì)于重鹽水(100 g·L^-1 NaCl)的脫鹽率達(dá)到99.92%,可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定持續(xù)的重鹽水脫鹽。這種方法可用于構(gòu)建多孔界面光熱轉(zhuǎn)換脫鹽系統(tǒng),對(duì)設(shè)計(jì)界面光蒸汽轉(zhuǎn)化膜材料及器件,實(shí)現(xiàn)規(guī)�；Ｋ哂兄匾囊饬x。 

【文章來源】：物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2020,36(09)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

微米網(wǎng)狀-碳納米管膜制備過程及蒸發(fā)原理與太陽(yáng)能蒸發(fā)器示意圖。(a)化學(xué)氣相沉積法制備微米網(wǎng)狀-碳納米管膜用于太陽(yáng)能蒸發(fā)的機(jī)理示意圖；(b)太陽(yáng)能蒸發(fā)器光學(xué)照片；(c)太陽(yáng)能蒸發(fā)器在光照30 min后的光學(xué)照片

如圖4a所示，我們把三個(gè)不同的膜樣品：化學(xué)氣相沉積法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜、機(jī)械填充法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜1、機(jī)械填充法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜2置于太陽(yáng)光模擬器下，太陽(yáng)光模擬器與微米網(wǎng)狀-碳納米管膜表面的垂直距離為14.0 cm，使用紅外熱像儀與電腦記錄溫度數(shù)據(jù)和紅外熱成像圖片，比較不同光功率密度下膜的表面溫度。測(cè)量過程中，所有的膜都被固定在聚丙烯(PP)泡沫上，以減少樣品與金屬載物臺(tái)表面的熱交換。當(dāng)太陽(yáng)光功率密度為1 k W·m-2時(shí)，三種不同膜的表面溫度均快速上升并穩(wěn)定于85°C左右。如圖4b所示，隨著太陽(yáng)光功率密度從1k W·m-2增加到4 k W·m-2，三個(gè)膜的表面溫度也隨之升高。三個(gè)膜的平衡表面溫度在太陽(yáng)光功率密度為4 k W·m–時(shí)均能達(dá)到150.2°C，如圖4c，這一結(jié)果證明微米網(wǎng)狀-碳納米管膜具有較強(qiáng)的光熱轉(zhuǎn)換能力。圖3 化學(xué)氣相沉積法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜在(a)低倍和(b–d)高倍條件下的顯微鏡圖像

圖3 化學(xué)氣相沉積法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜在(a)低倍和(b–d)高倍條件下的顯微鏡圖像圖5 太陽(yáng)光蒸發(fā)器蒸發(fā)性能及脫鹽效果。(a)化學(xué)氣相沉積法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜與機(jī)械填充法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜1、2的蒸發(fā)速率及能量利用效率對(duì)比圖；(b)化學(xué)氣相沉積法制備的微米網(wǎng)狀-碳納米管膜脫鹽率測(cè)試結(jié)果


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