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正规澳门赌场网址团队与国际合作者研制出利用太阳能风能海水淡化装置

最近,十大网赌网站赵宾元副教授的研究小组与伦敦乔治丹尼斯大学助理教授吴卫平教授和牛津大学材料系教授罗伯特布拉德利合作,在清洁能源方面取得重要进展。海水淡化,《先进功能材料》(《Advanced Functional Materials》])发表了相关论文,发明了一种基于地聚合物和生物质介孔碳复合材料的太阳能风能海水淡化装置。

随着需求的不断增加和气候环境的变化,全球淡水资源目前面临巨大压力,这一趋势正在加剧。尽管水处理技术取得了重大进展,但海水淡化仍是目前最有效的长期解决方案。目前,反渗透膜和蒸汽蒸发是海水淡化中最常用的两种技术,但它们消耗大量能量并且成本高,这对许多国家和地区来说是沉重的经济负担。

最近,太阳能用于海水淡化已被证明是一种新颖,清洁和可持续的再生方法,可有效地利用低质量的能源。太阳能海水淡化技术面临的最大挑战是开发一种光热转换效率高,易于制备,可在大面积生产且价格低廉的新材料。将太阳能转化为有效的热量,可以利用和扩展以解决实际问题。

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图1.用于光热海水蒸发设计的地聚合物中孔碳复合结构示意图

十大网赌网站赵宾元副教授及其合作伙伴共同开发了一种基于地质聚合物和生物质介孔碳复合材料的太阳能风能海水淡化装置。核心是利用大孔地质聚合物导水,生物质介孔碳吸收太阳能。通过这两种环保材料的结合,控制结构和形状,机械强度良好。加工的材料形成光热蒸发装置。在标准日光下,转换效率为84.97%,每平方米每小时可获得1.58升淡水。

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图2.扫描电子显微镜的SEM和TEM TEM图像

生物质多孔碳由生物质秸秆制成,可制成压缩强度为35MPa,抗弯强度为14MPa,比表面积约470m2/g,孔径为3nm的模塑结构。 - 5nm,太阳光谱(400nm-2500nm)中的超宽高光吸收效率(平均92%-95%)确保了高能量传递效率。地质聚合物的孔径为约10μm-20μm并且是亲水的。毛细管作用可以快速将底部水转移到顶部热区,并且导热率低(0.15-0.48 W m-1 K-1)。输水和热管理。

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图3.光热蒸发和风增强光热蒸发效应图的温度场分布

此外,文章还研究了弱风能的使用,在蒸发层上方迅速形成蒸汽负压,加速水蒸气的蒸发和逸出。在太阳能中,在3m/s的风速下,蒸发效果显着增强,并且可以实现每平方米每小时7.55升的淡水。所用材料成本低,性能稳定,环保,可以持续,经济,大规模地生产清洁水。

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发表的研究《Low Cost, Robust, Environmentally Friendly Geopolymer–Mesoporous Carbon Composites for Efficient Solar Powered Steam Generation》论文得到评论者的高度评价,并被《先进功能材料》选为封面。研究小组的博士生刘凤华是该论文的第一作者。该项目由Innovate UK(Grant 104013)和上海市科学技术委员会(STCSM,Grant 17230732700)资助。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201803266

封面链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201870332

作者: 刘凤华 进纸器: 材料科学与工程学院