香港城市大学吕坚院士课题组：优化热损失和水传输实现高效太阳能界面海水淡化

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界面太阳能水蒸发由于其绿色和低成本的优势，已被公认为最可持续的海水淡化方法之一。近年来，尽管各种材料，包括多孔金属、水凝胶和生物材料等被开发和应用于界面太阳能水处理，但经常受到高热损失、不足水传输、差的力学性能和复杂制备过程等缺陷的限制。此外，研究水传输和热损失对蒸汽产生的影响对进一步改进蒸发器系统的设计和蒸发性能非常重要。

近日，香港城市大学吕坚院士课题组开发了一种具有可调多孔结构的高度互连海绵 (HIS)，用于持久、高效的太阳能界面海水淡化。通过调节蒸发器孔结构，优化供水速度和热损失，实现了最佳效率 (~95%) 和高蒸发率 (~3.9 kg m⁻² h⁻¹)。同时，该蒸发器的低成本、优异的力学性能和耐盐性使它的实际应用成为可能。该成果以题为“Highly interconnected sponge with optimized water absorption and thermal conductivity for efficient solar desalination”发表在Separation and Purification Technology上。

Figure 1. HIS蒸发器的制作过程和材料的基本性能参数。 

Figure 2. 可控孔结构和不同的水传输性能。 

Figure 3. HIS蒸发器的热管理。

Figure 4. HIS蒸发器的太阳能水蒸发表现。

Figure 5. 太阳能海水淡化设备和户外实验。

文献链接：

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.123502

吕坚院士简介：

吕坚教授，机械工程学院讲座教授，先进结构材料研究中心主任，香港工程科学院院士，法国国家技术科学院士。2006年及2017年曾两次获得由法国总统亲自任命的“法国政府颁授法国国家荣誉骑士勋章”及“法国国家荣誉军团骑士勋章”，2018年获得“中国工程界最高奖”第十二届光华工程科技奖。吕坚教授的研究方向涉及先进纳米结构材料的制备和力学性能，3D打印先进材料与太阳能海水淡化等。

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