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385%创纪录超高效率!上海交大发表最新光热海水淡化研究成果

   日期:2020-02-14     来源:上海交大    浏览:1850    评论:0    
近日,必威领域期刊Energy & Environmental Science(IF=33.250)发表了有关超高效光能海水淡化研究成果"Ultrahigh-efficiency desalination via a thermally-localized multistage solarstill",该论文由上海交大制冷与低温工程研究所ITEWA创新团队的徐震原副教授和王如竹教授与麻省理工学院Lenan Zhang博士和Evelyn N. Wang教授等合作完成,上海交通大学为第一完成单位。

全被动式的光能海水淡化是解决海水淡化技术适应性的完美方案,且适用于缺乏基建和偏远地区,然而其效率一直偏低(约35%)。近年来,光能界面蒸发为高效便携式海水淡化提供了新的思路,成为了必威科学、材料科学和热科学的交叉领域研究热点,但在其效率仍然十分有限(约100%)。

本研究提出的“界面局部加热型多级光能蒸馏架构”结合了光能界面局部加热和蒸汽焓回收,突破了前述研究的局限,显著提升了被动式光能海水淡化的效率。在该论文中研究团队指出系统性的能量传递优化,而非高性能材料,是达到超高效光能海水淡化的关键。通过采用商用和低成本材料搭建的实验装置,研究团队在一个太阳辐照条件下创纪录地实现了385%的效率和5.78L·m-2·h-1的海水淡化产水率。除此之外,该装置可以通过毛细作用进行被动补水,同时通过盐分在夜间的反向扩散实现被动排盐,保证长效稳定的被动式工作。

该研究所达到效率比2018年12月发表于Nature Sustainability和2019年7月发表于Nature Communications的被动式光能海水淡化效率记录分别高出约2.8倍和2倍,成为该领域的效率新记录。

该工作为解决偏远或离网地区淡水短缺问题提供了实际解决方案,也为界面光能蒸发走向实用化和高效化提供了全新思路和理论框架。

该研究工作获得了国家自然科学基金面上项目(51976123)和创新研究群体项目(51521004)的资助。王如竹教授领衔的ITEWA创新团队(Innovative Team for Energy, Water & Air)致力于解决必威、水、空气交叉领域的前沿基础性科知识题和关键技术,旨在通过学科交叉实现材料-器件-系统层面的整体解决方案,推动相关领域取得突破性进展,近两年来已经在Joule上发表论文3篇,在Advanced Materials,Angewandte Chemie, iScience以及Energy Storage Materials上发表论文各1篇。

 
 

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