隨著人類社會(huì)的發(fā)展和淡水對(duì)日常生活的需求不斷增加,淡水短缺已成為人類社會(huì)面臨的最關(guān)鍵問(wèn)題之一。太陽(yáng)能界面蒸發(fā)作為一種新興的水處理技術(shù),不僅可以為缺水地區(qū)生產(chǎn)淡水,還可以高效的利用太陽(yáng)能而不會(huì)破壞環(huán)境,近年來(lái)太陽(yáng)能界面蒸發(fā)技術(shù)已受到學(xué)者們的廣泛青睞。盡管在提高蒸發(fā)性能方面取得了巨大的進(jìn)步,但是太陽(yáng)能界面蒸發(fā)系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用仍然受到材料制備工藝的復(fù)雜性和高成本的限制。因此迫切需要開(kāi)發(fā)一種低成本、易于加工、且具有高效的光學(xué)吸收性能、足夠的供水能力和高蒸發(fā)效率的太陽(yáng)能界面蒸發(fā)系統(tǒng)。本文首先設(shè)計(jì)了一種用于太陽(yáng)能界面蒸發(fā)的新型青磚-石墨烯3D倒圓錐結(jié)構(gòu)。青磚具有獨(dú)特?zé)崃抗芾砗凸馕招阅?通過(guò)在青磚上涂抹石墨烯制備了青磚-石墨烯新型蒸發(fā)器。研究發(fā)現(xiàn)青磚-石墨烯蒸發(fā)器具有導(dǎo)熱系數(shù)低,供水能力強(qiáng),光吸收性能高的特點(diǎn);通過(guò)對(duì)不同濃度石墨烯層的測(cè)試結(jié)果得出9.6mg/m L石墨烯濃度的光熱轉(zhuǎn)換層是最合適的高效光吸收器。3D倒圓錐型蒸發(fā)器的光吸收效率達(dá)到97.3%。同時(shí),3D倒圓錐蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)減小了光吸收器與水之間的接觸面積,有效地防止了熱量的損失,并且光吸收層的溫度進(jìn)一步提高,蒸汽性能得以提升。結(jié)果證明新型... 

【文章來(lái)源】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

太陽(yáng)能蒸汽裝置圖：(a)裝置實(shí)物圖，(b)裝置原理圖，(c)光吸收體實(shí)物圖

第一章緒論5轉(zhuǎn)化機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步的探索。在光熱轉(zhuǎn)換效率、降低散體熱損失、提高材料在高溫下的可靠性和穩(wěn)定性等方面進(jìn)行了優(yōu)化研究[52]。圖1-2三維等離子體凝膠蒸發(fā)器Fig.1-23Dplasmonicabsorbergelevaporator圖1-3三維有機(jī)巴基海綿蒸發(fā)器Fig.1-33Dorganicbuckyspongeevaporator利用仿生學(xué)思想，科學(xué)家設(shè)計(jì)出許多高轉(zhuǎn)化效率的蒸汽生成結(jié)構(gòu)。美國(guó)馬里蘭大學(xué)Li等人設(shè)計(jì)了一種水母狀的太陽(yáng)能蒸發(fā)器[53]，如圖1-4所示，它由多孔炭黑/石墨烯氧化物復(fù)合層和環(huán)形的氧化石墨烯柱矩陣組成，在250-2500nm范圍內(nèi)具有較高的寬帶光吸收99.0%，一個(gè)太陽(yáng)光下展示出87.5%的光熱轉(zhuǎn)換效率。如圖1-5所示，還利用3D打印技術(shù)將氧化石墨烯油墨構(gòu)建了一種凹面結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器[54]，具有97.3%的孔隙率、97%的太陽(yáng)光吸收率，在一個(gè)太陽(yáng)光下的光熱轉(zhuǎn)換效率為85.6%。圖1-43D打印凹面結(jié)構(gòu)蒸發(fā)器Fig.1-43Dprintconcavestructureevaporator圖1-5水母狀蒸發(fā)器Fig.1-5Thejellyfish-likeevaporator印度Jha等人設(shè)計(jì)了一種極低成本的蠟燭煙灰涂層棉花蒸發(fā)器[55]，如圖1-6所示，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，易于加工，在一個(gè)太陽(yáng)光下的蒸發(fā)效率達(dá)到80%。如圖1-7所示，華盛頓大學(xué)Naiks等人演示了一種新型的由木材和氧化石墨烯組成的雙層結(jié)構(gòu)[56]，用于太陽(yáng)能界面蒸發(fā)，在12個(gè)太陽(yáng)光輻照下，系統(tǒng)的蒸發(fā)效率為82.8%。如圖1-8所示，KyuyoungBae等人發(fā)現(xiàn)了世界上吸收光能力最強(qiáng)的

第一章緒論5轉(zhuǎn)化機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步的探索。在光熱轉(zhuǎn)換效率、降低散體熱損失、提高材料在高溫下的可靠性和穩(wěn)定性等方面進(jìn)行了優(yōu)化研究[52]。圖1-2三維等離子體凝膠蒸發(fā)器Fig.1-23Dplasmonicabsorbergelevaporator圖1-3三維有機(jī)巴基海綿蒸發(fā)器Fig.1-33Dorganicbuckyspongeevaporator利用仿生學(xué)思想，科學(xué)家設(shè)計(jì)出許多高轉(zhuǎn)化效率的蒸汽生成結(jié)構(gòu)。美國(guó)馬里蘭大學(xué)Li等人設(shè)計(jì)了一種水母狀的太陽(yáng)能蒸發(fā)器[53]，如圖1-4所示，它由多孔炭黑/石墨烯氧化物復(fù)合層和環(huán)形的氧化石墨烯柱矩陣組成，在250-2500nm范圍內(nèi)具有較高的寬帶光吸收99.0%，一個(gè)太陽(yáng)光下展示出87.5%的光熱轉(zhuǎn)換效率。如圖1-5所示，還利用3D打印技術(shù)將氧化石墨烯油墨構(gòu)建了一種凹面結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器[54]，具有97.3%的孔隙率、97%的太陽(yáng)光吸收率，在一個(gè)太陽(yáng)光下的光熱轉(zhuǎn)換效率為85.6%。圖1-43D打印凹面結(jié)構(gòu)蒸發(fā)器Fig.1-43Dprintconcavestructureevaporator圖1-5水母狀蒸發(fā)器Fig.1-5Thejellyfish-likeevaporator印度Jha等人設(shè)計(jì)了一種極低成本的蠟燭煙灰涂層棉花蒸發(fā)器[55]，如圖1-6所示，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，易于加工，在一個(gè)太陽(yáng)光下的蒸發(fā)效率達(dá)到80%。如圖1-7所示，華盛頓大學(xué)Naiks等人演示了一種新型的由木材和氧化石墨烯組成的雙層結(jié)構(gòu)[56]，用于太陽(yáng)能界面蒸發(fā)，在12個(gè)太陽(yáng)光輻照下，系統(tǒng)的蒸發(fā)效率為82.8%。如圖1-8所示，KyuyoungBae等人發(fā)現(xiàn)了世界上吸收光能力最強(qiáng)的


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