​3D雙層聚合物泡沫,高效助力太陽能海水淡化

青島大學材料科學與工程學院劉敬權教授團隊在太陽能海水淡化領域取得重要進展。他們研發的大尺寸、低成本、耐用的3D雙層聚合物泡沫及其在太陽能海水淡化中的應用,以“Scalable and robust bilayer polymer foams for highly efficient and stable solar desalination”為題發表在納米能源領域著名期刊Nano Energy(DOI:10.1016/j.nanoen.2019.03.087)上,該雜志影響因子13.120,文章第一作者是青島大學教師李晨蔚,通訊作者是李晨蔚和劉敬權教授。

​3D雙層聚合物泡沫,高效助力太陽能海水淡化

隨著社會快速發展和人口增長,人類正面臨著日益嚴重的水資源匱乏問題。豐富的太陽能資源使得太陽能蒸發水成為最有希望的海水淡化技術之一。與其他技術相比,太陽能蒸發水直接利用太陽能,具有環境友好、成本低等優勢,是一種清潔、便攜的水處理技術,成為人們追逐的熱點。近年來,研究人員制備瞭多種太陽能蒸發材料,但是蒸發裝置仍然具有制造過程復雜,蒸發效率較低,耐久性較差和不可重復使用等缺點。

基於低成本商用泡沫,該團隊制造瞭大尺寸、耐用的雙層聚合物泡沫,用於高效太陽能海水淡化。利用雙層結構,不同的功能被巧妙的分配到不同的層結構。頂部的聚吡咯層負責光吸收和水蒸發,底部的預壓泡沫層負責水輸送和減少熱量耗散。在一個模擬太陽光下,該雙層泡沫表現出高蒸發速率(1.574 kgm-2 h-1)和優異的蒸發效率(90.4%)。雙層泡沫在一系列嚴苛條件下(超聲、高溫、強酸、強堿和反復擠壓)表現出優異的結構穩定性。該雙層泡沫在長達30天的蒸發海水測試中可以保持其結構和蒸發性能穩定,顯示出優異的防污性能和可重復使用性。該團隊還展示瞭兩種簡單的蒸發設備原型,分別在陸地和水上收集淡水。低成本、大尺寸、耐用的太陽能海水淡化裝置在自然陽光條件下高效、穩定地生產淡水,有望緩解水資源匱乏地區的淡水供應難題。

另外,該團隊近幾年在功能化復合氣凝膠領域取得一系列研究進展,其中部分研究成果發表在Carbon,2019,142,13-19;Adv.Funct.Mater.2018,28,1704674-1704682;J.Mater.Chem.A 2018,6,16235-16245;J.Mater.Chem.A 2018,6,11966-11977;J.Power Sources,2018,378,699-706;J.Mater.Chem.A 2017,5,18684-18690等雜志上。所研發成果可廣泛應用於儲能、催化、傳感和海水淡化等諸多領域。

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