碳氮化鈦/粘膠纖維束集合體太陽能界面水蒸發(fā)器的制備及其性能

婁輝清, 上媛媛, 曹先仲, 徐蓓蕾

(1.鄭州大學(xué) 物理學(xué)院, 河南 鄭州 450052; 2.現(xiàn)代紡織技術(shù)創(chuàng)新中心(鑒湖實(shí)驗(yàn)室), 浙江 紹興 312030;3.神馬實(shí)業(yè)股份有限公司, 河南 平頂山 467021)

在普遍存在的太陽能-熱能轉(zhuǎn)換過程中,太陽能驅(qū)動(dòng)水蒸發(fā)因具有太陽能轉(zhuǎn)換效率高和轉(zhuǎn)換潛力大而引起了極大的關(guān)注[1-2]。近年來,通過設(shè)計(jì)太陽能驅(qū)動(dòng)的界面水蒸發(fā)器,將太陽能與熱能之間的轉(zhuǎn)換限定在氣液界面,能有效減少熱量損失、提高能量轉(zhuǎn)化效率,在太陽能驅(qū)動(dòng)水蒸發(fā)領(lǐng)域展示出極大的應(yīng)用前景[3-4]。

太陽能驅(qū)動(dòng)的界面水蒸發(fā)技術(shù)是在載體上負(fù)載光熱轉(zhuǎn)換材料,通過在氣-液界面進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)水蒸發(fā)的目的,其基本原理是基體材料將水輸送到上層表面,再由表面光吸收材料吸收太陽能,并在液體表面發(fā)生界面光-蒸汽轉(zhuǎn)化現(xiàn)象[5-6]。對(duì)于界面水蒸發(fā)技術(shù),水體與蒸發(fā)表面不直接接觸,目前通常采用親水性和多孔材料作為水傳輸?shù)耐ǖ纴肀ＷC蒸發(fā)過程中的水量供給。Jia等[7]基于凹凸棒石/聚丙烯酰胺復(fù)合材料(APAC)豐富的孔隙率結(jié)構(gòu)和低熱導(dǎo)率特點(diǎn),在1 kW/m2的光照強(qiáng)度下獲得了1.2 kg/(m2·h)的蒸發(fā)速率和高達(dá)85%的蒸發(fā)效率。Huang等[8]在聚多巴胺包覆納米纖維的基礎(chǔ)上,通過模板犧牲方式制備了納米/亞微米中空管結(jié)構(gòu)的聚多巴胺納米管,并構(gòu)建了三維太陽能界面水蒸發(fā)器件,在1 kW/m2的光照強(qiáng)度下獲得了高達(dá)2.5～3.6 kg/(m2·h)的蒸發(fā)速率。Liu等[9]利用天然木材的各向異性微觀結(jié)構(gòu)制備了具有各向異性(宏觀的T形和微觀的木片上定向排列孔道)的T型蒸發(fā)器,并在1 kW/m2的光照強(qiáng)度下實(shí)現(xiàn)了2.43 kg/(m2·h)的蒸發(fā)速率和83.6%的太陽能利用效率。……