Использование солнечного света для ускорения испарения воды для получения чистой питьевой воды ожидается в качестве чрезвычайного средства для использования на кораблекрушениях или в дикой природе. В отличие от естественных процессов испарения и традиционных технологий мембранного разделения, будут использоваться фототермические мембраны с хорошими возможностями фототермического преобразования. Применительно к солнечной системе испарения воды эффективность эффективного испарения может быть эффективно улучшена. Исследовательская группа по мембранному разделению и катализе под руководством Цзян Хэцина, исследователя Института биоэнергетики и процессов Китайской академии наук Циндао, применила сложную стратегию различных наноуглеродных материалов для применения двумерных фототермических Микроструктура поверхности мембраны регулируется для значительного улучшения эффективности испарения воды (J.Mater., Chem., 2018, 6, 963-971). На этой основе команда далее провела исследование по полым конусообразным фототермическим мембранам. Благодаря своей уникальной трехмерной структуре более высокая эффективность фототермического испарения воды достигается за счет улучшения характеристик переноса массы и теплопередачи фототермической пленочной системы (J.Mater., A, 2018, 6, 9874-9881).
Вдохновленный сбором структуры акустических ушных раковин и опираясь на структуру солнечной плиты, группа разделения мембран и каталитических исследований Ван Юйчао и Цзян Хэцин спроектировали трехмерную полого конусную фототермическую пленку с макроскопическими размерами, а ее эффективность фототермической конверсии превысила 93%, что превышает Предельное значение общей скорости испарения двумерной плоской мембранной воды. Фактическое испытание морской воды в заливе Цзяочжоу показывает, что трехмерная полая конусная фототермическая пленка не только демонстрирует хорошую стабильность, но и ее эффективность испарения в 3,5 раза больше, чем естественного испарения. Соленая соль будет хроматографироваться на конусообразном валике и не будет покрывать всю фототермическую пленку, что не только поможет обогащению и восстановлению соли, но и сохранит стабильность фототермических характеристик. Подробные исследования показывают, что трехмерный полый конус фототермический Мембранные сверхвысокие фототермические характеристики испарения в основном достигаются в трех аспектах: (1) Конкретная геометрическая форма может ограничить свет внутри конусной катушки и реализовать фото-термический барабан на солнечный свет многоступенчатым отражением света. Эффективное поглощение, среднее поглощение более чем на 99%; (2) трехмерный полый конусный барабан не требует дополнительной изоляции для уменьшения потерь тепла в воде и не требует использования других материалов для проведения проводимости воды, но путем изменения Катушка в Высота среды регулирует площадь контакта с водой, уменьшает потери тепла и обеспечивает идеальное нагревание конфайнмента для испарения; (3) Трехмерная фототермическая конструкция конуса спроектирована таким образом, что фактическая площадь испарения отличается от области облучения солнечным светом. Значительно увеличилась площадь фактического испарения. Эта работа обеспечивает экспериментальную основу для разработки и проектирования 3D-фототермической пленки и, как ожидается, будет способствовать быстрому развитию технологии опреснения солнечного света.
Вышеуказанная исследовательская работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая, Фондом естественных наук провинции Шаньдун и Проектом науки и техники Циндао Миншэн. Соответствующие результаты исследований были опубликованы в обзорной статье в Журнале химии материалов A (2018, 6, 9874-9881).
Рисунок 1. Принципиальная схема получения трехмерной полого конусной фототермической пленки полипиррола
Рисунок 2. Сравнение характеристик диффузного отражения образцов трехмерного полого конуса и двумерной плоской пленки (а) и сравнения поглощения (б), схематическая диаграмма многоступенчатого процесса отражения (с)
Рисунок 3. Результаты исследований были отобраны в качестве основных статей обложки
