Hocheffizienter dreidimensionaler Solarverdampfer zur Entsalzung mit hoher Salzkonzentration durch lokalisierte Kristallisation

Solarbetriebene Verdampfung von Wasser stellt eine umweltfreundliche Methode zur Wasserreinigung/Entsalzung dar. Die Effizienz ist jedoch durch die erhöhte Salzkonzentration und -ansammlung begrenzt. Hier schlagen wir eine Energie-Wiederverwertungsstrategie basierend auf einer biomimetischen 3D-Struktur vor. Der spontan gebildete Wasserfilm mit Dickeinhomogenität und Temperaturgradient nutzt die zugeführte Energie durch den Marangoni-Effekt vollständig aus und führt zu lokalisierter Salzkristallisation. Eine solarbetriebene Verdampfungsrate von 2,63 kg m-2 h-1 mit einer Energieeffizienz von >96 % unter einer Sonnenstrahlung und bei hoher Salinität (25 Gew.-% NaCl) sowie eine Wasserauffangrate von 1,72 kg m-2 h-1 werden im Reinigungsprozess von natürlichem Meerwasser in einem geschlossenen System erreicht. Das kristallisierte Salz steht frei auf dem 3D-Verdampfer und kann leicht entfernt werden. Darüber hinaus werden die Energieeffizienz und die Wasserverdampfung nicht von der Salzansammlung beeinflusst, dank eines erweiterten Wasserfilms innerhalb des Salzes, was auf das Potenzial für nachhaltige und praktische Anwendungen hinweist.