本期分享发表在Solar Energy杂志上题目为“Marangoni effect-driven salt resistance in arch-shaped solar interfacial evaporators”的研究文章。
Part 1 文章简介
太阳能界面蒸发作为解决水资源短缺和污染问题的潜在方案而备受关注。通过简单的制备方法获得高蒸发通量和高效率的蒸发器仍面临重大挑战。本文开发了一种用于海水淡化的易于制备、可扩展且耐盐的拱形太阳能蒸发器。通过一步涂覆法获得的碳纳米管-地聚合物复合材料 (CGM) 光热层可以弯曲成拱形。通过调节碳纳米管的剂量和蒸发器的底部宽度，可以提高由 CGM、吸水纸和支架组成的拱形太阳能蒸发器的性能。当碳纳米管用量为0.3g、蒸发器底部宽度为1.5cm时，制备的蒸发器的蒸发通量达到2.05kg·m−2·h−1，在1个太阳光照条件下，3.5wt%盐水的蒸发效率为133.08%。拱形蒸发器表面的温度梯度可产生Marangoni效应，有效抑制盐的积累。在连续蒸发50h的过程中，制备的蒸发器表面没有发生结盐现象。此外，制备的蒸发器热损失小，可扩展性好。
方案一是基于碳纳米管-地质聚合物复合材料的抗盐拱形太阳能蒸发器示意图。
图1是光热层的制备过程。（a）铜网的预处理。（b）CGM光热层的制备。
图2是表面形貌表征。SEM 图像：(a1-2) 原始铜网，(b1-2) 预处理铜网，(c1-2) CGM-0，(d1-2) CGM-1，(e1-2) CGM-2，(f1-2) CGM-3。
图3是CGM 结构和化学成分表征。(a) UV/VIS/NIR 光谱。(b) 红外图像。(c) FTIR 光谱，(d) XRD 光谱。(e) CGM-0 和 CGM-2 的 XPS 光谱。(f) CGM-0 和 CGM-2 的 Si 2p 光谱。(g) CGM-2 的 C 1 s 光谱。
图4是不同底宽SE-2的蒸发性能。(a)不同底宽SE-2结构图。(b)不同底宽SE-2的质量损失曲线。(c)不同底宽SE-2的蒸发通量对比。
图5是同一太阳照射下不同SE的太阳能蒸发实验。（a）各种蒸发器中水量随时间的变化。（b）各种蒸发器的蒸发性能比较。（c）各种蒸发器在蒸发过程中的红外图像。
图6是SE-2的长期蒸发性能。（a）连续8小时SE-2蒸发通量的变化。（b）SE-2的循环性能。（c）耐磨试验前后SE-2的蒸发性能。（d）SE-2和SE-2-P连续8小时蒸发过程中的数码照片。（e）一次太阳辐射下0.3 g NaCl在SE-2拱顶上的变化过程的数码照片。（f）无太阳辐射下0.3 g NaCl在SE-2拱顶上的变化过程的数码照片。
图7是太阳能界面蒸发系统室外运行实验。(a)室外测试过程中太阳强度和SE-2蒸发通量的实时变化。(b)蒸发前后盐水离子含量。(c)蒸发后亚甲蓝原料溶液和相应的冷凝水的吸收光谱。(d)蒸发后罗丹明B原料溶液和相应的冷凝水的吸收光谱。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.solener.2024.113201
引用：Yu, Liqiang, et al. "Marangoni effect-driven salt resistance in arch-shaped solar interfacial evaporators." Solar Energy 287 (2025): 113201.
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