郑州大学申长雨院士、刘春太教授团队 ES&T：光热海绵构筑与太阳能蒸发器

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海水淡化已经成为缓解即将到来的淡水短缺的最理想的策略。目前的水净化技术主要依赖于大量的能源消耗和集中的净化设施，无法在不那么发达地区和沿海岛屿实际应用。利用太阳能产生水蒸汽是一种很有前途的海水淡化技术。

郑州大学橡塑模具国家工程中心申长雨院士和刘春太教授团队的刘宪虎博士课题组近期提出了一种利用简单浸涂和快速自聚合的方法，可以得到MXene和PPy协同作用的多孔光热海绵。这种光热海绵具有突出的光热转换性能，并且通过与不同的太阳能蒸发装置搭配可以获得优异的太阳能蒸发速率。蒸发过程中很好的避免了盐颗粒的结晶沉积，解决了在长时间运行过程中由于盐颗粒结晶作用造成的蒸发速率减慢的问题。这种光热海绵制备简单、成本低，并且具有优异的蒸发速率，为海水淡化技术提供了很好的思路。相关研究成果以题为“Simple Design of Porous Solar Evaporator for Salt-Free Desalination and Rapid Evaporation”发表在环境领域期刊《Environmental Science & Technology》上。

设计的光热海绵在利用毛细管力传输水的太阳能蒸发装置中能达到1.47 kg m^-2 h^-1的蒸发速率。但是，这种装置在运行一段时间后光热海绵的表面会有颗粒结晶盐出现，从而阻挡了太阳光的照射，降低了蒸发速率。基于此，课题组又设计了利用虹吸传输水的太阳能蒸发装置。该装置很好的避免了结晶盐的沉积现象，使得海绵的蒸发速率提高到2.27 kg m^-2 h^-1。有趣的是，将光热海绵切割成“回字型”后，以相同条件测试，其蒸发速率可以提升到2.45 kg m^-2 h^-1，并且长时间运行也不会有结晶盐沉积。这说明蒸发面积的增大，对太阳能蒸发有着促进作用。这种光热海绵在具有较高蒸发速率的同时还能阻止盐的沉积，在太阳能蒸发领域具有潜在的应用前景。

潘亚敏博士是该论文的第一作者，刘宪虎博士为通讯作者。

原文链接：Yamin Pan, En Li, Yajie Wang, Chuntai Liu, Changyu Shen, Xianhu Liu^*, Simple Design of Porous Solar Evaporator for Salt-Free Desalination and Rapid Evaporation, Environmental Science & Technology, 2022, 56, 11818.

https://doi.org/10.1021/acs.est.2c03240 

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