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基于碳纳米管-聚乙烯醇水凝胶的太阳能驱动界面水蒸发性能研究

2021-11-19牛晓娟李浩然洪文鹏李博宇

东北电力大学学报 2021年6期
关键词:界面

晏 哲,牛晓娟,李浩然,洪文鹏,李 艳,李博宇

(东北电力大学能源与动力工程学院,吉林 吉林 132012)

淡水资源对人类的生存与发展有着不可或缺的作用[1],近几年由于环境污染等因素导致偏远干旱地区出现严重的淡水短缺问题[2].为了解决这一问题,近年来研究学者发展了一种新型水处理技术-太阳能驱动界面水蒸发技术.通过利用可再生太阳能源[3-6],提升水的蒸发速率,获取符合人类饮用标准的淡水.早期该技术主要采用体积加热方式加速蒸发,但该方法存在能量损耗大、蒸发速率低等问题.为了提升蒸发效率,Ghasemi等[7]使用一种可飘浮在空气-水界面的蒸发器,通过蒸发器表面与入射太阳光之间的相互作用,将入射的太阳能转换为热能并加热蒸发器表面及内部的水.该方法的优势在于蒸发过程中避免了整体水被加热,实现了蒸发表面能量的高度集中.通过使用全光谱吸收材料并采取有效措施减少能量损失,可以极大限度地提升蒸发器的光热转换效率.

由于光吸收材料在太阳能驱动界面水蒸发技术中起到至关重要的作用,对光吸收材料的广泛研究加快了该领域的发展.在现有研究中,光吸收材料主要可分为三类:金属纳米颗粒[8-11]、半导体材料[12-13],以及碳基材料[14-16].金属纳米颗粒被选作吸光材料主要是由于其表面产生的等离激元共振效应,即入射的太阳光频率与金属材料固有频率发生共振时产生的震荡作用可以提升材料……

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