黄群武田作旭王一平

(1.天津大学化工学院,天津 300350; 2.天津大学建筑学院,天津 300072)

我国沿海地区,有很多盐场,通过圈围海水的方式,在太阳下暴晒,使水分蒸发掉,逐渐结晶形成固态的盐。这种晒盐的方法虽然成本低,但是效率也低,同时,需要占用较多的土地。提高晒盐效率,则可节省出部分土地,对于缓解目前日益紧张的土地资源具有重要的意义。

2014年,麻省理工学院Chen课题组率先提出高效界面蒸发的概念[1]。将充分吸收的太阳能热局限在汽-液界面,有效提高了太阳能转化效率。界面光蒸汽转化的主要机制包括:光吸收、热管理和水输送[2]。在之后的研究中,界面光蒸汽系统的结构呈现多样化的趋势,其中比较典型的是双层结构系统。在双层结构系统中,上层结构吸收太阳能转化为热,并将水转化为蒸气;下层结构不断的将水输送至上层,同时抑制上层结构产生的热量向周围的水体扩散。

自高效界面蒸发的概念提出后,研究人员进行了相关研究,进行高效吸光材料的开发和新型蒸发系统的构建。Zhang[3]设计出还原氧化石墨烯和丝织物组成的新型装置,300～2 500 nm的波长范围内表现出高光吸收,带有绝热体(聚乙烯泡沫)的系统在一个太阳照射下显示出非常高的光热性能。Xuan等[4]使用涂覆有聚多巴胺的棉线作为光热转换层,其蒸发表面与水体隔离。棉线的强芯吸效应能够将大量的水快速转移到位于水体以上9 cm的蒸发表面。Li等[5]设计了利用木材中的跨平面纳米级通道输送水的蒸发系统,还有着良好的隔热效果。……