​3D双层聚合物泡沫,高效助力太阳能海水淡化

青岛大学材料科学与工程学院刘敬权教授团队在太阳能海水淡化领域取得重要进展。他们研发的大尺寸、低成本、耐用的3D双层聚合物泡沫及其在太阳能海水淡化中的应用,以“Scalable and robust bilayer polymer foams for highly efficient and stable solar desalination”为题发表在纳米能源领域著名期刊Nano Energy(DOI:10.1016/j.nanoen.2019.03.087)上,该杂志影响因子13.120,文章第一作者是青岛大学教师李晨蔚,通讯作者是李晨蔚和刘敬权教授。

​3D双层聚合物泡沫,高效助力太阳能海水淡化

随着社会快速发展和人口增长,人类正面临着日益严重的水资源匮乏问题。丰富的太阳能资源使得太阳能蒸发水成为最有希望的海水淡化技术之一。与其他技术相比,太阳能蒸发水直接利用太阳能,具有环境友好、成本低等优势,是一种清洁、便携的水处理技术,成为人们追逐的热点。近年来,研究人员制备了多种太阳能蒸发材料,但是蒸发装置仍然具有制造过程复杂,蒸发效率较低,耐久性较差和不可重复使用等缺点。

基于低成本商用泡沫,该团队制造了大尺寸、耐用的双层聚合物泡沫,用于高效太阳能海水淡化。利用双层结构,不同的功能被巧妙的分配到不同的层结构。顶部的聚吡咯层负责光吸收和水蒸发,底部的预压泡沫层负责水输送和减少热量耗散。在一个模拟太阳光下,该双层泡沫表现出高蒸发速率(1.574 kgm-2 h-1)和优异的蒸发效率(90.4%)。双层泡沫在一系列严苛条件下(超声、高温、强酸、强碱和反复挤压)表现出优异的结构稳定性。该双层泡沫在长达30天的蒸发海水测试中可以保持其结构和蒸发性能稳定,显示出优异的防污性能和可重复使用性。该团队还展示了两种简单的蒸发设备原型,分别在陆地和水上收集淡水。低成本、大尺寸、耐用的太阳能海水淡化装置在自然阳光条件下高效、稳定地生产淡水,有望缓解水资源匮乏地区的淡水供应难题。

另外,该团队近几年在功能化复合气凝胶领域取得一系列研究进展,其中部分研究成果发表在Carbon,2019,142,13-19;Adv.Funct.Mater.2018,28,1704674-1704682;J.Mater.Chem.A 2018,6,16235-16245;J.Mater.Chem.A 2018,6,11966-11977;J.Power Sources,2018,378,699-706;J.Mater.Chem.A 2017,5,18684-18690等杂志上。所研发成果可广泛应用于储能、催化、传感和海水淡化等诸多领域。

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