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我院李庆教授课题组在太阳能界面蒸发海水淡化领域取得重要进展

发布时间:2022-12-07    浏览次数:


近日,我院李庆教授课题组与西安交通大学杨亚威助理教授等开展合作研究,在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》(IF=19.924)上发表了题为“A Diode-like Scalable Asymmetric Solar Evaporator with Ultra-high Salt Resistance”的研究论文。西安交通大学杨亚威助理教授和我院博士研究生冯海翔为该论文的共同第一作者,我院李庆教授为该论文的唯一通讯作者,中南大学能源科学与工程学院为唯一通讯单位。

我国虽然淡水资源总量较为丰富,但人均淡水资源仅为世界平均水平的四分之一,并且呈现出空间分布不均匀的特点。淡水资源的短缺问题对我国社会经济发展构成了严重威胁。近年来,太阳能驱动界面蒸发海水淡化技术因其清洁高效、低成本的优势受到了广泛的关注,但在海水淡化的过程中非挥发性盐分往往会在蒸发器表面聚集、析出,从而堵塞输水通道,影响光-蒸汽转换效率,导致蒸发器难以高效稳定运行。在高光强、高盐浓度下上述盐聚集问题会更加严重。因此,亟需发展适用于太阳能驱动界面蒸发技术的高效阻盐方法。

该研究工作通过分析传统对称型太阳能界面蒸发器的热质传输过程,发现对称型蒸发器存在流速死区,在死区内盐离子迁移速率极低,容易形成盐聚集。为了解决这一问题,提出了一种具有非对称结构的新型太阳能驱动界面蒸发器,通过实验和数值模拟证明了新型蒸发器能够实现选择性的离子迁移,缩短盐离子的扩散距离,从而可以大幅度提高蒸发器的阻盐性能,实现了在4倍太阳光照强度、14 wt%高浓度NaCl溶液中连续14天的稳定运行(参见下图)。该研究为解决高光强、高盐浓度下太阳能驱动界面蒸发过程中的盐聚集问题提供了新的解决策略,为构建长期稳定运行的太阳能界面蒸发器结构提供了新的设计思路。

该研究工作得到了国家自然科学基金(No. 52176093)等项目的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202210972