太阳能驱动的木材凝胶基界面蒸发器的制备及其在水电联产中的应用OA

太阳能驱动界面蒸发器在水净化及海水淡化等方面具有较大潜力,因而受到广泛关注。然而,传统太阳能驱动界面蒸发器普遍面临着蒸发速率低、蒸发效率不高等问题,如何提高其蒸发性能成为该方向的研究热点。基于天然木材的多孔网络结构和低成本优势,通过溶胶-凝胶法,在木材内部填充聚丙烯酰胺凝胶,并引入十二烷基苯磺酸钠改性碳黑作为光热材料,分别赋予蒸发器高效的水运输速率和高光吸收率,以此构建太阳能驱动的木材凝胶基界面蒸发器。结果表明,当十二烷基苯磺酸钠改性碳黑的质量分数为1.5%时,该蒸发器的光吸收率可达到92.5%。在一个标准太阳光照强度下,蒸发器的蒸发速率为2.41 kg/(m^(2)·h),蒸发效率为94.1%。为有效利用蒸发过程中产生的余热,将蒸发器与热电模块集成,可实现水蒸发与热电发电联产。在一个标准太阳光照强度下,单个器件的最大输出功率密度达1.48μW/cm^(2),可为环境监测微传感器、便携式微型检测设备等低功耗微器件供能,具有良好的应用前景。此外,户外蒸发测试表明,该蒸发器在质量分数为10%的高盐海水中经过10个水蒸发循环后,平均蒸发速率仍保持在2.19 kg/(m^(2)·h)。本研究验证了太阳能驱动的木材凝胶基界面蒸发器在海水淡化中实现水电联产的可行性,为缓解淡水和电力短缺问题提供有效的解决方案。