浙大成少安和新加坡国立大学Tan Swee Ching等 Nano energy:生物复合水凝胶为吸收体的多热源驱动的界面蒸发
2022-05-03 来源:高分子科技
太阳能驱动的界面蒸发技术,凭借着低碳放量、高效环保等优点被广泛应用于海水淡化和污水处理领域。在过去的十年中,通过界面工程与热力学结构设计,太阳能界面蒸发器的蒸发性能得以大大提升,其蒸发效率已接近90 %。然而,太阳能界面蒸发器在实际应用时仍面临蒸发器制备工艺复杂、户外蒸发性能低等问题。
为解决上述问题,浙江大学成少安教授和新加坡国立大学Tan Swee Ching教授等人首次报道了一种以聚吡咯-细菌纤维素水凝胶(PPy-BCH)为吸收体的多热源驱动的界面蒸发系统。相比于其他水凝胶基吸收体,PPy-BCH制备工艺简单,仅需发酵-涂覆工艺即可大规模制备。此外,PPy-BCH的低蒸发焓(1.97 MJ kg-1)赋予了系统更高的热力学蒸发极限。经测试,该系统在1 sun和70 ℃加热条件下的最高蒸发量分别为1.78和5.88 kg m-2 h-1。考虑到全球200℃以下的低温余热量巨大,在实际应用时,可考虑采用低温余热源代替电加热系统。全生命周期表明:在相同淡水产率下,废热驱动的界面蒸发系统具有比反渗透技术更低的碳排放量。与太阳能驱动的界面蒸发技术相比,废热驱动的界面蒸发技术不受时间和空间的限制,有望大规模应用。
图1 多热源驱动的界面蒸发系统示意图
该工作近期以题为“High-flux flowing interfacial water evaporation under multiple heating sources enabled by a biohybrid hydrogel”的论文发表在(Nano energy,(98) 2022, 107287)上。文章的第一作者是浙江大学能源工程学院博士研究生于桢。本研究得到国家自然科学基金与国家重点研发计划的支持。
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