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科學研究
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科研進展
太陽能-熱能轉換過程普遍存在于自然界中，太陽能驅動蒸發(fā)系統(tǒng)憑借較高的太陽能轉換效率和較大的工業(yè)潛力引起了廣泛的關注。太陽能驅動界面水蒸發(fā)技術于2014年被首次提出，即通過實現(xiàn)太陽能-熱能轉化在空氣/液體界面的局域化，提高太陽能轉化效率。近年來，伴隨界面工程和系統(tǒng)設計的發(fā)展，界面太陽能蒸發(fā)器的蒸發(fā)效率已接近100%，遠超基于整體加熱蒸發(fā)的傳統(tǒng)技術。由于太陽能自身局限性，大多數(shù)太陽能驅動界面水蒸發(fā)系統(tǒng)只能在白天以高效率工作，晚上則由于低效率不利于實際應用。 針對這一問題，廣州能源所人工環(huán)境節(jié)能技術研究室董凱軍團隊首先利用高導熱的石墨作為基體制備了低成本高性能的相變復合材料，隨后將其組裝到太陽能界面水蒸發(fā)系統(tǒng)中，相變復合材料可以將白天過剩的太陽能以潛熱的方式存儲其中，在夜晚又將白天存儲的潛熱迅速釋放出來，繼續(xù)為高效界面水蒸發(fā)提供充足能量。實驗結果表明石墨的加入提高了相變復合材料的光熱轉化能力，實現(xiàn)了太陽能光熱直接存儲；隨后組裝的相變蓄熱材料強化界面水蒸發(fā)系統(tǒng)的全天水蒸發(fā)量為1.26 kg·m2，與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比每天的產(chǎn)水量提高了200%，性能得到顯著的提升；而基于Cosmol的數(shù)據(jù)模擬也證明了該系統(tǒng)具有良好的拓展性。綜上，該成果提出了一種實現(xiàn)全天候高效率水蒸發(fā)的新思路，有望推動太陽能界面水蒸發(fā)技術的應用發(fā)展進程。 該研究成果以Round-the-clock interfacial solar vapor generator enabled by form-stable phase change materials with enhanced photothermal conversion capacity 發(fā)表于國際能源領域學術期刊Energy Conversion and Management。該研究得到了廣州市基礎科技計劃項目和環(huán)境友好能源材料國家重點實驗室開放課題的支持。 論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890422014121
相變蓄熱材料強化太陽能界面水蒸發(fā)系統(tǒng)工作模式圖 |
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