星空体育文献分享232：离子工程太阳能海水淡化：提高耐盐性和活性水产量太阳能驱动界面蒸发，由于其利用丰富，可持续，环保的太阳能，现在已被广泛用于海水淡化。理想的太阳能蒸发器应具有高光热转化能力，优异的热管理设计和卓越的水/蒸汽传输通道。但是，面临的一个重大挑战是，盐结晶可能严重影响高性能蒸发的稳定性星空体育平台，表面上的盐沉积可能会提高阳光的反射率，从而降低能量转化效率。此外，盐结晶通常堵塞蒸发器的内部孔结构，对蒸汽逸出造成不利影响，最终影响蒸发速率。本文，陕西科技大学安盟副教授团队在《Chemical Engineering Journal》期刊发表名为“Ion-Engineered Solar Desalination: Enhancing Salt Resistance and Activated Water Yield”的论文，报道了一种多孔复合水凝胶（PCH），它利用带相反电荷的聚合物链作为蒸发器的基质，结合CuO纳米颗粒其独特的LSPR效应为关键吸光层，最终形成吸光铜基水凝胶（LACH）。此外，离子增强的水合能力极大地促进了具有更多“活化”IW的水合聚合物网络，并且有效蒸发所需的能量更少，最终实现连续、稳定和高效的太阳能海水淡化。在3.5 wt% NaCl溶液中LACH的蒸发速率达到3.93 kg·m-2·h-1，相应的能量效率达到93.5%。在真实海水和自然光照条件下，进行了一系列太阳能海水淡化实验，验证了LACH的耐久性和稳定性。

　　图1是 (a) LACH太阳能海水淡化示意图 (b) 通过加强传质排除积盐 (c) 水凝胶网络各组成部分的示意图，其中亲水基团用于激活水，CuO用于增强光热转化 (d) 传热与汽化热关系示意图

　　图2是 (a) LACH制备过程的示意图 (b-d) 不同放大倍数下LACH（0.8% CuO）的SEM图像 (e) LACH的接触角测试 (f) LACH孔隙结构中水体体积分数和流体速度分布的数值模拟结果

　　图3是(a) 以LACH为基础的SIVG海水淡化示意图 (b) 不同浓度CuO的LACH水凝胶的紫外-可见-近红外光谱 (c) LACH表面和体相水60分钟内的温度变化 (d) 不同样本在1个太阳下的温度分布的红外图像 (e) LACH内部温度分布的数值模拟 (f) 含0.8%CuO的LACH基SIVG在模拟海水中的质量随日照时间的变化 (g) 不同CuO浓度的LACH基SIVG在模拟海水中的蒸发速率 (h) 在0.5,1.0,1.5,2.0kW·m-2的太阳光照下的质量变化

　　图4是(a) 不同卤水中LACH还原蒸发焓的示意图 (b) 模拟海水中LACH在一小时后的质量变化及相应的能量效率 (c) LACH与早期研究中的材料的能效、水蒸发速率和工作盐水浓度的比较 (d) 在3.5%盐水中LACH拟合曲线的O-H拉伸能区的拉曼光谱 (e) 不同浓度卤水中LACH的IW/FW比值 (f) 含0.8%CuO的LACH样品在3.5wt%NaCl溶液中的分子水平模拟快照 (g) S（PNaSS）和O（水）之间的径向分布函数（RDF）随盐浓度和CuO浓度的变化而变化 (h) LACH-水和水-水的氢键密度随盐浓度和CuO浓度的变化

　　图5是 (a) 在蒸发器表面添加0.1g盐晶体前后，LACH基SIVG的质量变化和相应的蒸发速率 (b)海水淡化前后实际海水样本中四种主要离子的测量浓度 (c) 评价LACH在强碱环境和 (d) 酸性盐溶液中的蒸发性能

　　图6是(a) 在5天循环实验中，3.5wt%盐水中LACH的质量变化和蒸发速率 (b) 2023年5月5日9:00~17:00陕西西安地区室外蒸发实验的太阳辐射强度、蒸发速率和温度

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