【中國(guó)科學(xué)報(bào)】太陽(yáng)能界面蒸發(fā)技術(shù)研究獲新進(jìn)展（2023.2.23）
文章來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 朱漢斌 | 發(fā)布時(shí)間：2023-02-24 | 【打印】 【關(guān)閉】
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近日，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所人工環(huán)境節(jié)能技術(shù)研究室董凱軍團(tuán)隊(duì)在相變蓄熱材料強(qiáng)化太陽(yáng)能界面蒸發(fā)技術(shù)方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究發(fā)表于Energy Conversion and Management。
太陽(yáng)能-熱能轉(zhuǎn)換過(guò)程普遍存在于自然界中，太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)系統(tǒng)憑借較高的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率和較大的工業(yè)潛力引起了廣泛的關(guān)注。太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)界面水蒸發(fā)技術(shù)于2014年被首次提出，即通過(guò)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能-熱能轉(zhuǎn)化在空氣/液體界面的局域化，提高太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化效率。
近年來(lái)，伴隨界面工程和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展，界面太陽(yáng)能蒸發(fā)器的蒸發(fā)效率已接近100%，遠(yuǎn)超基于整體加熱蒸發(fā)的傳統(tǒng)技術(shù)。由于太陽(yáng)能自身局限性，大多數(shù)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)界面水蒸發(fā)系統(tǒng)只能在白天以高效率工作，晚上則由于低效率不利于實(shí)際應(yīng)用。
該項(xiàng)研究中，研究人員首先利用高導(dǎo)熱的石墨作為基體制備了低成本高性能的相變復(fù)合材料，隨后將其組裝到太陽(yáng)能界面水蒸發(fā)系統(tǒng)中，相變復(fù)合材料可以將白天過(guò)剩的太陽(yáng)能以潛熱的方式存儲(chǔ)其中，在夜晚又將白天存儲(chǔ)的潛熱迅速釋放出來(lái)，繼續(xù)為高效界面水蒸發(fā)提供充足能量。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，石墨的加入提高了相變復(fù)合材料的光熱轉(zhuǎn)化能力，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能光熱直接存儲(chǔ)；隨后組裝的相變蓄熱材料強(qiáng)化界面水蒸發(fā)系統(tǒng)的全天水蒸發(fā)量為1.26 kg·m2，與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比每天的產(chǎn)水量提高了200%，性能得到顯著的提升；而基于Cosmol的數(shù)據(jù)模擬也證明了該系統(tǒng)具有良好的拓展性。
該研究成果提出了一種實(shí)現(xiàn)全天候高效率水蒸發(fā)的新思路，有望推動(dòng)太陽(yáng)能界面水蒸發(fā)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展進(jìn)程。
上述研究得到廣州市基礎(chǔ)科技計(jì)劃項(xiàng)目和環(huán)境友好能源材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題的支持。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.116634
相變蓄熱材料強(qiáng)化太陽(yáng)能界面水蒸發(fā)系統(tǒng)工作模式圖。研究團(tuán)隊(duì) 供圖
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