近年來,太陽能驅(qū)動(dòng)界面蒸發(fā)(SDIE)技術(shù)在水處理、資源提取和食品生產(chǎn)等領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。水凝膠因其多孔結(jié)構(gòu)、可調(diào)控的水傳輸性能和較低的蒸發(fā)焓,成為理想的太陽能蒸發(fā)材料。常見的垂直結(jié)構(gòu)雖能實(shí)現(xiàn)快速水輸送,卻導(dǎo)致熱損失增加;徑向結(jié)構(gòu)能有效抑制熱傳導(dǎo),但水傳輸能力較差。如何協(xié)同利用兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)水傳輸與熱管理的平衡,成為當(dāng)前研究的挑戰(zhàn)。
蘇州大學(xué)程絲教授和齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院)張圣龍助理研究員 合作,成功開發(fā)出一種具有內(nèi)部垂直/外部徑向復(fù)合通道結(jié)構(gòu)的水凝膠蒸發(fā)器,通過調(diào)控微通道與宏通道尺寸,顯著提升了蒸發(fā)性能。該蒸發(fā)器在1太陽光照下實(shí)現(xiàn)了5.01 kg m?2 h?1的蒸發(fā)速率和165.13%的能源效率,進(jìn)一步將通道擴(kuò)大至宏觀尺度后,蒸發(fā)速率更是提升至8.60 kg m?2 h?1。該研究通過實(shí)驗(yàn)與模擬相結(jié)合,揭示了通道結(jié)構(gòu)對(duì)水傳輸與熱損失的調(diào)控機(jī)制,為高性能太陽能蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)提供了新思路。相關(guān)論文以“Effects of Microchannel/Macrochannel Configurations on the Evaporation Performance of Internal Vertical/External Radial Hydrogel Solar Evaporators: Experiments and Simulations Insights”為題,發(fā)表在Advanced Functional Materials 上,文章共同第一作者是蘇州大學(xué)2022級(jí)研究生文勇和2023級(jí)研究生譚潔薇。通訊作者為程絲教授、張圣龍助理研究員。
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