10月28日,永利集团304am林业工程学科沈哲红教授研究团队在能源与环境领域国际顶尖期刊《Energy & Environmental Science》(中科院1区Top,IF=32.4)在线发表题为“Asymmetric Evaporation for Efficient and Simultaneous Extraction of Freshwater, Salt, and Electrical Energy from Seawater”(非对称蒸发用于从海水中同时高效提取淡水、盐和电能)的研究论文。第一作者是该团队硕士毕业生吴倚天,通讯作者为浙江农林大学青年教师庞亚俊博士和陈浩教授,合作通讯作者为新加坡国立大学Swee Ching Tan教授。304am永利集团(中国)官方VIP网站-登录入口为该论文第一单位和通讯作者单位。
在资源短缺的当下,从储量丰富的海水中提取淡水、盐和电能等基本资源对于人类的生存和发展至关重要。太阳能界面蒸发技术,以其绿色、可持续的特性,仅需太阳光作为唯一能量来源,便能够从海水中提取出宝贵的淡水。然而,海水蒸发淡化过程伴随着盐分的析出,难以清除的盐分会附着在蒸发器的工作区,极大降低工作效率和稳定性。此外,太阳能界面蒸发系统中涉及到各种能量的转换,如何有效捕获海水蒸发过程中产生的能量也是一大挑战。
在本项研究中,以可再生天然竹纤维为原材料,创制了一种具有独特非对称蒸发特性的太阳能界面蒸发器,旨在同步解决海水蒸发淡化中的盐分积累和能量捕获问题,为实现高效、稳定的海水资源全方位利用提供新的解决方案。在非对称蒸发的驱动下,蒸发表面会产生水供应/损失比的差异,从而提高特定方向上的盐浓度梯度。因此,盐分能够自动选择性地在蒸发器的一侧边缘析出并脱落,有效避免了盐分对蒸发器工作区的附着和污染。此外,利用非对称蒸发诱导的水分和离子定向移动特性,结合水凝胶带电框架的辅助作用,成功将海水蒸发过程中产生的能量有效转化为电能。最终,这一创新设计不仅实现了高效的水蒸发,还同步完成了盐分的收集和电能的捕获,展现了极佳的多功能性和耐久性。
以上研究成果不仅有望为高效开采海水资源提供新的创新理念,还将有力推动生物质基太阳能蒸发器的设计和技术进步,为解决全球资源短缺问题贡献力量。本研究得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金及浙江农林大学科研启动项目等资助。
(林业工程学科 吴倚天 庞亚俊)