基于界面蒸發的太陽能海水淡化技術具有低成本、節能、環境友好等優勢,是一種可持續的淡水獲取技術,可一步直接從海水中制取飲用水。該技術適用于中大規模淡化廠(沿海地區、海島)和便攜式凈水裝置(農村、野外、海上船只、海上作業平臺等)。近年來,隨著各類高效蒸發器的研發,太陽能轉換效率得到了顯著提高,已經接近商用價值。然而,同傳統的海水淡化技術一樣,都面臨著鹽分污染問題,不可避免地影響蒸發器的性能和壽命。
西安交(jiao)大電信學(xue)(xue)部闕文(wen)修教授團(tuan)隊(dui)是最早從事該領域研究的團(tuan)隊(dui)之一,針對這一問題,在早期研究工作(Materials Horizons2018,5,1143-1150、Journal of Materials Chemistry A,2018,6,16196-16204(ESI高被引論文(wen))、Chemical Engineering Journal 2019,373,955-962)的基(ji)礎上,綜述了目前光熱材料的各類阻鹽技術,分(fen)為清洗、擴散、排斥、收集四種技術(圖(tu)1),以“Innovative Salt-blocking Technologies of Photothermal Materials in Solar-driven Interfacial Desalination”為題發表在國(guo)際(ji)材料學(xue)(xue)著名學(xue)(xue)術期刊Journal of Materials Chemistry A(2021,9,16233-16254,影響因子12.732)上。
圖1光熱材料的各類阻鹽技術(shu)
進一步綜述了(le)現(xian)有(you)蒸發(fa)系統的(de)全部阻(zu)鹽(yan)策略,分為(wei)人(ren)工(gong)移(yi)除(chu)(包(bao)(bao)括清洗、收集)、屏蔽效(xiao)應(ying)(包(bao)(bao)括疏(shu)水效(xiao)應(ying)、雙面(mian)膜、離(li)子排斥)、勢場(chang)液流驅動(dong)(包(bao)(bao)括夜間自溶解、反向(xiang)自擴散(san)、單(dan)向(xiang)液流、馬蘭戈尼效(xiao)應(ying))(圖2),分析了(le)各種阻(zu)鹽(yan)機制的(de)優(you)缺點,展望(wang)了(le)該(gai)(gai)領域的(de)挑戰和(he)機遇,最近(jin)以“Recent AdvancedSelf-Propelling Salt-Blocking Technologies forPassive Solar-DrivenInterfacial Evaporation Desalination Systems”為(wei)題(ti)發(fa)表在(zai)國際能源(yuan)領域權威(wei)期刊Nano Energy(影響(xiang)因子為(wei)17.881)上。該(gai)(gai)工(gong)作有(you)望(wang)為(wei)設計和(he)開發(fa)高效(xiao)耐(nai)鹽(yan)太陽能海(hai)水淡(dan)化(hua)系統提供借鑒(jian)意義。
圖2太(tai)陽能蒸發系(xi)統的全部(bu)阻鹽(yan)策略
上(shang)述(shu)工作(zuo)(zuo)是在(zai)電(dian)信學(xue)(xue)(xue)(xue)部電(dian)子(zi)科學(xue)(xue)(xue)(xue)與(yu)工程學(xue)(xue)(xue)(xue)院學(xue)(xue)(xue)(xue)院電(dian)子(zi)陶瓷與(yu)器件教育部重點實驗室闕(que)文(wen)(wen)修教授和(he)楊亞(ya)威(wei)(wei)助理教授指導下完成。電(dian)信學(xue)(xue)(xue)(xue)部巴基(ji)斯坦留(liu)學(xue)(xue)(xue)(xue)生Fahad Nawaz為上(shang)述(shu)第一(yi)篇論文(wen)(wen)的(de)第一(yi)作(zuo)(zuo)者,博士生盛(sheng)敏豪為第二篇論文(wen)(wen)的(de)第一(yi)作(zuo)(zuo)者,楊亞(ya)威(wei)(wei)助理教授為兩(liang)篇論文(wen)(wen)的(de)共同(tong)第一(yi)作(zuo)(zuo)者和(he)通訊作(zuo)(zuo)者,闕(que)文(wen)(wen)修教授為兩(liang)篇論文(wen)(wen)的(de)通訊作(zuo)(zuo)者,西(xi)安(an)交通大(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)為唯一(yi)作(zuo)(zuo)者單位(wei)。電(dian)子(zi)科學(xue)(xue)(xue)(xue)與(yu)技術專業趙(zhao)石焓(han)作(zuo)(zuo)為參加大(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)生創(chuang)新訓練“基(ji)于太(tai)陽能驅動(dong)界面(mian)蒸發的(de)海水淡化”的(de)本科生,深度參與(yu)了兩(liang)篇文(wen)(wen)章的(de)整理和(he)寫作(zuo)(zuo)過程。
該工(gong)作得(de)到了國家(jia)自(zi)然(ran)科(ke)學(xue)基金、陜西(xi)省自(zi)然(ran)科(ke)學(xue)基金、中(zhong)國博士后科(ke)學(xue)基金、中(zhong)央高校基本科(ke)研業務(wu)費等項目的(de)支持。
闕文(wen)修教授(shou)團隊(dui)長期致力于(yu)納米復合材料的新能源與環(huan)境(jing)應用(yong)研究,該研究工作(zuo)是闕文(wen)修教授(shou)課題(ti)組(zu)在太陽能轉換領域(yu)多(duo)項研究成(cheng)果(guo)發(fa)表在ACS Energy Letters,ACS Nano,Materials Horizons,Applied Catalysis B:Environmental,Journal of Materials Chemistry A,Chemical Engineering Journal等國際著名期刊后的又一(yi)重(zhong)要(yao)進展(zhan)。
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文(wen)章(zhang)2鏈接://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285521007230