仿生3D结构气凝胶蒸发器用于高效太阳能海水淡化

用于淡化的太阳能界面蒸发器因其可持续水生产的潜力而受到越来越多的研究关注。然而，在实际应用中，达到热管理、水传输以及盐耐受和排斥性能的有效平衡是相当困难的。受海草中髓组织细胞内有序排列的维管束的启发，本研究报告了由海藻酸钠和还原氧化石墨烯的杂交形成的垂直排列的3D气凝胶（称为SrGAE），以展示高效的太阳能界面蒸发用于淡化。由于仿生的3D结构具有垂直排列的通道，SrGAE成功缩短了水传输距离，并扩大了盐排泄通道，与传统蒸发器相比。此外，SrGAE能够通过蒸发冷却吸收外部能量，降低水蒸发焓，从而实现出色的太阳-蒸汽转换效率。这些SrGAE的特性使其能在一天日照条件下持续蒸发20 wt%的卤水8小时，从而实现3.7 kg·m −2 ·h - ¹的蒸发速率和106%的卓越太阳蒸汽转换效率。受到海草结构的启发，本研究引入了由海藻酸钠和还原氧化石墨烯制成的垂直排列的3D气凝胶（SrGAE）。该设计减少了水传输距离，增强了盐的排放，并通过蒸发冷却吸收外部能量，降低水蒸发焓。在一天日照条件下和20 wt%的卤水下，SrGAE实现了106%的太阳蒸汽转换效率和3.7 kg m⁻² h⁻¹的蒸发速率。这种仿生设计为开发高效的太阳能界面蒸发器用于淡化提供了蓝图。• 受到海草的启发，蒸发器的3D结构使得快速水传输和盐排斥得以同时进行。• 蒸发器具有广泛的吸收范围和良好的热绝缘性。• 蒸发器在106%的太阳蒸汽转换效率下实现了3.7 kg·m -2 ·h -1的卓越蒸发速率。