【研究背景】
太阳能水蒸发非常需要具有高光吸收、灵活的热管理和高效供水的多孔碳基蒸发器。然而，探索一种简单而强大的策略来制备多孔碳基蒸发器仍然具有挑战性。在这项研究通过可控的真空发泡策略开发了一种用于太阳能水蒸发的膨胀石墨（EG）和聚乙烯醇（PVA）分级多孔碳泡沫（EG/PVA泡沫）。由于高光吸收、低导热性、高效的水传输和充足的蒸发表面，优化的EG/PVA泡沫在一次太阳照射（1 kW m−2）下实现了约3.10 kg m−2-h−1的蒸发率和约90.75%的效率。EG/PVA泡沫能够实现足够的蒸汽扩散，并通过空气对流增强被动冷却，从而实现约8.20 kg m−2 h−1的高蒸发率（风速为3 m s−1）。此外，EG/PVA泡沫还显示出优异的脱盐和净化性能，具有良好的结构稳定性，在实际应用中显示出相当大的前景。这项工作为生产用于高性能太阳能水蒸发的多孔碳基蒸发器提供了一条有前景的途径。
目前，该文以“Design of expanded graphite/poly (vinyl alcohol) hierarchically porous carbon foam by a controllable vacuum foaming strategy for efficient solar evaporation”为题在《Chemical Engineering Journal》上发表。文章通讯作者为天津工业大学材料科学与工程学院包晨露副教授。
图2. 材料的蒸发性能测定。
该文展示了一种可控的真空发泡策略，用于制备分级多孔EG/PVA泡沫。优化的EG/PVA泡沫具有高吸光性、低导热性、高效的水传输和充足的蒸发表面，在一次阳光照射下，蒸发率高达3.10 kg m−2 h−1，效率高达90.75%。值得注意的是，分级多孔EG/PVA泡沫可以通过空气对流（风速为3 m s−1）增强蒸汽扩散，从而将蒸发率提高到约8.20 kg m−2 h−1。此外，EG/PVA泡沫还表现出令人满意的强度和压缩性，显示出优异的太阳能脱盐和净化能力。此外，室外蒸发试验进一步证实了EG/PVA泡沫的实际应用潜力。因此，本研究为获得用于太阳能蒸发和相关水处理工艺的高性能分级多孔碳泡沫提供了一种新思路。【文献来源】https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.158085
