Xiaofeng Li團隊：一種環(huán)保 高效率的太陽能蒸汽過濾
發(fā)布時間：2021-10-04 09:30:36 人氣：1210
一、文章概述
雖然太陽能在水凈化方面很有前景，但仍有進一步提高太陽能蒸汽產(chǎn)生效率的空間。在這篇文章中，作者通過將醋酸纖維素纖維基香煙過濾器(CF)浸泡在聚乙烯醇(PVA)水溶液中，然后用MXene片冷凍干燥和裝飾，制造了一種環(huán)境能源增強的太陽能蒸汽蒸發(fā)器。MXene的存在是吸收太陽能光并將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，以實現(xiàn)高效的水蒸發(fā)，而冷凍干燥過程中過濾器孔內(nèi)產(chǎn)生的多孔PVA網(wǎng)絡(luò)容納分散的MXene片，并連接CF和MXene。由于在CF多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)構(gòu)建了PVA/MXene網(wǎng)絡(luò)，以及MXene和PVA的親水性，合成的MXene/PVA改性CF(MPCF)具有高度的親水性，能夠快速向上轉(zhuǎn)移水。
二、圖文導(dǎo)讀
上圖中，a)MXene薄片的制備示意圖；b)說明MPCF蒸發(fā)器的制造示意圖；c)PCFs；d)MPCFs和e)組裝的MPCF太陽能蒸汽生成裝置的數(shù)字圖像。
圖2.材料的結(jié)構(gòu)掃描圖。
其中，a-c)CF、d-f)MCF、g-i)PCF和j-l)MPCF的掃描電鏡圖像。MPCF的m、C、n、O、F、p、Ti元素的映射圖像。
圖3.CF、PCF、MCF、MPCF蒸發(fā)器的太陽能-熱能轉(zhuǎn)換性能。
上圖中，a)MPCF中使用的MXene含量與MXene分散體的初始濃度的關(guān)系圖，b)透射光譜和c)不同MXene含量下的CF、MCF、PCF和MPCFs的漫反射光譜。d)太陽太陽蒸汽產(chǎn)生過程中不同暴露高度的MPCFs的頂部和側(cè)壁表面溫度。暴露高度為h)2、i)、4、j)6cm的MPCF頂部表面溫度的照片。
圖4.MPCF的海水淡化和廢水凈化能力。
上圖中，a)太陽能熱蒸發(fā)處理前后海水和廢水的抗性。b)太陽熱蒸發(fā)處理前后海水的鹽離子濃度。紅線代表世衛(wèi)組織的飲用水標準。c)鹽離子的排斥率。d)太陽熱蒸發(fā)處理前后廢水的重金屬離子濃度。紅線指的是世衛(wèi)組織的飲用水標準。e)重金屬離子的離子排斥率。模擬了MPCF對f)甲基橙色的去污能力（插圖顯示了純化前后甲基橙色的顏色變化）。g)亞甲基藍（插圖顯示了純化前后亞甲基藍的顏色變化）。
三、全文總結(jié)
綜上所述，通過在多孔CF結(jié)構(gòu)中創(chuàng)建一個PVA/MXene網(wǎng)絡(luò)，制備了一種環(huán)境能源增強的太陽能蒸發(fā)器。MXene、PVA和CF的親水性使MPCF太陽能驅(qū)動的水蒸發(fā)器具有較高的親水性和水的快速向上運輸。MXene薄片提供了卓越的太陽能-熱能轉(zhuǎn)換效率，而多孔PVA網(wǎng)絡(luò)可容納MXene薄片，并通過氫鍵相互作用相互連接CF和MXene，從而防止了MXene薄片與CF纖維的分離，提高了MPCF蒸發(fā)器的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，利用蒸發(fā)器的三維特性，在太陽熱蒸發(fā)過程中建立了側(cè)壁和環(huán)境之間的溫度缺陷，確保通過熱對流和輻射從周圍環(huán)境獲得額外的能量。因此，MPCF蒸發(fā)器具有超高的太陽能蒸汽產(chǎn)生率3.38kgm-2h-1，太陽能-熱能轉(zhuǎn)換效率為132.9%，優(yōu)于報道的結(jié)果。憑借優(yōu)異的蒸汽生成性能，MPCF在太陽能驅(qū)動的海水淡化和廢水凈化方面顯示出巨大的潛力。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.08.043
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