化石能源危機(jī)、淡水資源缺乏、水污染加劇是當(dāng)今世界面臨的難題。利用太陽能水蒸發(fā)進(jìn)行海水淡化、污水處理具有節(jié)約能源、降低污染的巨大優(yōu)勢。太陽能水蒸發(fā)是利用光熱轉(zhuǎn)換材料將光能轉(zhuǎn)換為熱能并加熱水使之蒸發(fā),太陽光吸收/光熱轉(zhuǎn)換、熱能高效利用、充足的水運(yùn)輸是太陽能水蒸發(fā)系統(tǒng)的關(guān)鍵。目前研究熱點(diǎn)的太陽能水蒸發(fā)系統(tǒng)主要有以納米流體為吸收體的體積式蒸發(fā)系統(tǒng)、以漂浮在水界面的光熱材料為吸收體的界面式蒸發(fā)系統(tǒng)。本文以銻摻雜的氧化錫（ATO）納米顆粒、葡萄糖為原料,制備了ATO@C（無定型碳包覆ATO納米顆粒）水基納米流體以及ATO/C泡沫狀界面光熱轉(zhuǎn)換材料,并對其構(gòu)成的體積式蒸發(fā)系統(tǒng)、界面式蒸發(fā)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了研究。結(jié)果如下:1.將ATO納米顆粒懸浮液與葡萄糖在200℃水熱反應(yīng)4h得到ATO@C水基納米流體。ATO@C納米顆粒是ATO納米顆粒表面包裹無定形碳?xì)さ暮藲そY(jié)構(gòu),粒徑為20-30nm,在水中具有較高的穩(wěn)定性。ATO@C納米流體結(jié)合了C在可見光區(qū)域和ATO在近紅外區(qū)域的吸收優(yōu)勢。隨著固含量增加,納米流體的太陽光吸收率和光熱轉(zhuǎn)換效率增強(qiáng),0.3wt%的納米流體可以吸收99.9%的太陽光,光熱轉(zhuǎn)換效率為9... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

太陽光輻照度圖譜(AM1.5)

仁侵苯幼?恍?首罡叩囊恢幀?光熱效應(yīng)是光激發(fā)產(chǎn)生部分或全部熱能(熱)的結(jié)果。這種效應(yīng)可以在無機(jī)材料（如貴金屬和半導(dǎo)體）以及有機(jī)材料（如碳基材料，染料和共軛聚合物）中觀察到。采用光熱轉(zhuǎn)換材料作為獲取太陽能的熱發(fā)生器是一種利用太陽能進(jìn)行廣泛應(yīng)用的新方法，如蒸汽發(fā)電、生活用水加熱、蒸餾、脫鹽、凈化和光熱催化等。在高效太陽能集熱器材料的設(shè)計(jì)中，太陽光的吸收和轉(zhuǎn)換效率對光熱性能都有影響。根據(jù)電磁輻射與物質(zhì)相互作用機(jī)制的不同，將光熱機(jī)理分為分子熱振動、金屬等離子體共振和半導(dǎo)體非輻射弛豫三類[1]。圖1-2不同物質(zhì)在相應(yīng)光吸收范圍內(nèi)的光熱原理和材料工程（a）分子的熱運(yùn)動（b）微觀結(jié)構(gòu)工程（c）金屬的等離子體共振（d）粒子的幾何形狀和尺寸調(diào)整（e）半導(dǎo)體的非輻射弛豫（f）能帶結(jié)構(gòu)工程Fig.1-2Photothermalprinciplesandmaterialengineeringofdifferentsubstancesinthecorrespondinglightabsorptionrange(a)Thermalmotionofmolecules(b)Microstructuralengineering(c)Plasmaresonanceofmetals(d)Particlegeometryandsizeadjustment(e)Non-radiativerelaxationofsemiconductors(f)Bandstructureengineering碳基材料（例如無定形碳，炭黑和石墨）都是黑色的，并且由于其π波段的光學(xué)躍遷而具有良好的太陽光收集能力。如圖1-2（a）所示，在太陽光的照射下，π軌道中能量較低的電子被激發(fā)，從π軌道躍遷到π*軌道。此外，共軛π鍵在它們的吸收光譜中引起紅移。隨著π鍵數(shù)量的增加，最高的被占據(jù)分子軌道（HOMO）與最低的未被占據(jù)分子軌道（LUMO）之間的能帶隙減校這些帶的吸收波長取

青島科技大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文7圖1-3（a）基于底部加熱的蒸汽發(fā)生器，太陽能吸收體將太陽光轉(zhuǎn)化為熱能，從底部加熱散裝液體（b）基于體積加熱的蒸發(fā)器，分散均勻的太陽能吸收劑將入射的太陽光子轉(zhuǎn)換為熱能以加熱液體（c）基于界面加熱的蒸發(fā)器，將光熱轉(zhuǎn)換和蒸發(fā)集中到氣液界面Fig.1-3(a)Asteamgeneratorbasedonbottomheating,asolarabsorberconvertssunlightintoheat,andabulkliquidisheatedfromthebottom(b)Avolume-basedevaporator,auniformlydispersedsolarabsorberwillinjectthesunPhotonisconvertedintothermalenergytoheattheliquid(c)Evaporatorbasedoninterfaceheating,whichfocusesthephotothermalconversionandevaporationtothegas-liquidinterface1.3體積式太陽能水蒸發(fā)系統(tǒng)體積式太陽能水蒸發(fā)系統(tǒng)是由納米流體和所需的盛放裝置構(gòu)成，以納米流體作為光熱轉(zhuǎn)換材料，吸收入射的太陽光來進(jìn)行水蒸發(fā)。影響系統(tǒng)水蒸發(fā)性能的因素主要包括：納米流體的光吸收能力、光熱轉(zhuǎn)換效率、熱量利用效率。想要得到高的蒸發(fā)效率：一方面必須吸收足夠多的太陽光，以便利用太陽輻射產(chǎn)生的大部分能量；另一方面，具有高效的光熱轉(zhuǎn)換能力，被納米流體吸收的光盡量多地轉(zhuǎn)換為熱能，而不是以其他形式的能量散失掉或被重新輻射。1.3.1光吸收性能材料將光轉(zhuǎn)換為熱能的能力取決于材料的光吸收能力[1]。這包括兩個(gè)因素，整個(gè)太陽光譜的吸收范圍以及每個(gè)波長的吸收強(qiáng)度。因此，這將要求太陽能吸收器在300nm至2500nm的整個(gè)太陽光譜范圍內(nèi)具有最小的透射率和反射率，并且要有高的吸收率（ASTMG-173，AM1.5）。因此，材料的整體高太陽吸收率對于獲得高的太陽熱效率至關(guān)重要[35]。太陽吸收率是材料吸收太陽輻射的能力的量度，這由總共吸收的太陽輻射與入射輻射之?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]我國新能源可持續(xù)發(fā)展路徑[J]. 杜松卿.  中國外資. 2019(13)
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本文編號：3416487