全光谱碳基陶瓷纤维及其在海水淡化中的应用

作     者：邱肖盼 席玉林 朱景帅 QIU Xiaopan;XI Yulin;ZHU Jingshuai

作者机构：中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中煤科工生态环境科技有限公司天津300461 深圳大学材料学院广东深圳518060 

基　　金：广东省基础与应用基础研究基金项目“中宽带隙电子受体的设计合成与水下光伏性能研究”(2022A1515111021) 

出 版 物：《南方能源建设》 (Southern Energy Construction)

年 卷 期：2024年第11卷第2期

页      码：198-207页

摘      要：[目的]为了缓解环境污染及淡水短缺等全球性问题,提出了一种将绿色可再生太阳能转换为热能用于海水淡化的环保技术,设计了一种具有全光谱吸收能力的新型纤维膜蒸发器。[方法]首先,采用静电纺丝工艺制备纳米级C@TiO_(2)纤维膜生坯,随后在800℃原位碳热还原2 h制备了深黑色的碳基陶瓷C@Ti_(4)O_(7)光热转换材料。[结果]研究结果表明:由于C元素和Ti3+的掺杂以及氧空位缺陷的存在,C@Ti_(4)O_(7)纤维膜具有远低于W-TiO_(2)的带隙,能够很好地吸收波长在200~2500 nm的太阳光。当光照强度为1kW/m^(2)时,C@Ti_(4)O_(7)纤维膜表面温度能够快速上升至74.55℃,漂浮在空气-海水界面处能够使海水的蒸发速率达到1.55 kg/(m^(2)·h),其光热转换效率高达90.68%。当光照强度为5 kW/m^(2)时,蒸发器能够产生高达460 mV的电信号,而且可在NaCl质量分数为10%的模拟海水中连续工作30 d且表面不结盐。[结论]因此,采用碳基陶瓷C@Ti_(4)O_(7)作为太阳能驱动界面蒸发器的光热转换材料不仅具有高效的光热转换效率,而且有利于大规模扩展,在海水淡化领域具有广阔的应用前景。

主 题 词：界面蒸发 光热转换 Ti_(4)O_(7) 海水淡化 水伏发电 

学科分类：080703[080703] 07[理学] 08[工学] 070205[070205] 0807[工学-电子信息类] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 0702[理学-物理学类] 

D　O　I：10.16516/j.ceec.2024.2.20

馆 藏 号：203127190...