东华大学朱美芳院士、陈志钢教授团队基于光热织物在太阳能海水淡化方面表现出的潜力,近期在Progress in Materials Science (IF=33.6)期刊上发表了题为“Photothermal fabrics for solar-driven seawater desalination”的综述文章。该文章由东华大学材料科学与工程学院博士生胡金晶担任第一作者,陈志钢教授为通讯作者,朱美芳院士和南京大学朱嘉教授共同指导下完成。研究得到了国家重点研发计划项目(2022YFB3804902, 2022YFB3804900)和国家自然科学基金项目(52161145406,42376045)的支持。
光热织物:驱动未来的太阳能海水淡化革命
金芒巧织热纹裳,烟升慢散化琼浆。
细密纤丝传水速,特殊纹络锁能强。
高转化能驱卤苦,长持效力解干荒。
科技融材兴百业,净涓直济众生长。
图1. 光热织物在太阳能海水淡化应用的优势
随着城市化、工业化、人口增长和气候变化的加剧,全球淡水需求不断攀升,淡水资源危机日益严峻。在全球水资源中,海水占比高达96%,覆盖地球表面的75%,是储量最丰富、分布最广的水源。然而,如何将这一巨大的资源转化为可用淡水,仍是亟待解决的核心课题。传统海水淡化技术高度依赖化石燃料和电力等高级能源,不仅成本高昂,还带来严重的环境挑战。在此背景下,太阳能驱动的海水淡化技术脱颖而出,以其可再生性、生态友好性和巨大潜力,成为解决淡水资源与能源危机的理想选择。
图2. (a)结合光热材料的织物光热转换机理:表面等离子体共振(SPR) (b)、电子-空穴对非辐射弛豫(c)和分子热振动(d)
图3. 基于光热织物所构建的典型太阳能蒸发系统
图4. 多功能太阳能蒸发系统—催化、发电和盐渍土修复。
更为重要的是,作者详细介绍并展望了太阳能驱动海水蒸发系统的跨领域应用,包括催化、发电以及盐渍土修复等,展示了这一技术在解决淡水匮乏、能源短缺和环境污染等复杂挑战中的多重潜力。通过光热织物的创新设计、太阳能蒸发器的优化构建以及多功能特性的融入,太阳能蒸发系统的效率已可突破90%,为淡水资源开发提供了颠覆性解决方案。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2024.101407
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