研究背景 随着工业的迅速发展和人口的不断增长，水资源短缺危机也日益加剧。反渗透和热蒸汽蒸馏等技术是解决该问题的有效途径。但它们的高耗电量和复杂的基础设施阻碍技术的大面积推广。基于此，研究人员提出了经济上可行、具有较高的淡水产量和有保证的水质的太阳能海水淡化系统。最新研究发现，基于水凝胶的蒸发器蒸发速率高达4。0kgm2h1（1kWm2）展现出了良好的前景。然而，水凝胶蒸发器仍然面临成本效益、可回收性和资源可持续性问题。为此，美国东北大学的Yizheng教授团队提出了一种有效的海洋生物量衍生水凝胶太阳能蒸发器，用于连续和长期脱盐。通过冰模板自组装和冻干辅助在琼脂水凝胶中形成垂直微通道来实现制造。具有高效光热转换、充分水传输、快速盐排放、长期稳定等优点。为工业太阳能蒸发和海水淡化提供了新的思路。 相关研究成果以题为Recyclableandefficientoceanbiomassderivedhydrogelphotothermalevaporatorforthermallylocalizedsolardesalisation发表在国际期刊《Desalination》（IF11。211）上。 研究内容 本文以海洋生物衍生水凝胶为原料制备太阳能蒸发器。该蒸发器在一个太阳光下可实现5。15kgm2h1的蒸发速率，91的蒸发效率。该蒸发器高效的蒸发能力源于垂直排列的通道内可调的水输送。它通过单向水通道中的强毛细作用增强吸水性，实现了从储水器到蒸发表面的快速吸水。并且聚合物网络中的饱和水含量可以通过改变原始水凝胶溶液的浓度来调节。再加上嵌入聚合物琼脂壁的TiN纳米颗粒作为光热材料，可以诱导0。98的太阳吸收率。在吸收太阳能后，这些纳米颗粒将热量传递到周围的琼脂和水中蒸发。垂直通道中的毛细作用和离子扩散有利于蒸发盐水中的盐排出，以防止盐积聚，从而确保持续快速的太阳能脱盐。 ATHEs的多孔结构促成它们的低热导率，从而能够将热能限制在水空气界面区域内动力水蒸发，蒸发焓显著降低。此外，通过集成冰模板诱导的自组装和冷冻干燥过程，开发了一种用于制造具有垂直对齐和可控隧道的海洋生物质衍生水凝胶蒸发器的策略。采用棉花作为输水和排盐通道、使用PS泡沫作为ATHEs和膨胀水之间的隔热层的间接供水方法和热定位策略，并且利用PE泡沫作为ATHEs和周围空气之间的隔热层，成功地减少了大量水和周围空气的热损失。利用以上讨论的这些策略，在一个太阳辐照度（1kWm2）下，通过该光热蒸发器实现5。15kgm2h1的水蒸发率和4。0kgm2h1的太阳能脱盐率。 此外，我们验证了重复的冻融过程以及去除时间和成本无效的冷冻干燥过程仍能产生3。39kgm2h1的脱盐率。大规模的制造演示、高可回收性潜力以及大量可用的琼脂原料使ATHEs成为工业太阳能蒸发和海水淡化应用的理想选择。 研究数据 图1。太阳能淡化和ATHEs制造的示意图。（a）太阳能淡化中涉及的ATHEs的示意图。ATHEs吸收太阳辐射，漂浮在海面上产生淡水。蒸发发生在ATHEs顶面上，水势差将水泵送到顶部界面蒸发区域。ATHEs的主要原料是琼脂，从海藻中提取，如无球藻和纤毛藻，具有垂直排列的供水通道。 （b）具有垂直排列的光捕获通道的聚合物低温凝胶有效地吸收太阳通量。这些渠道同时充当抽水和盐消散通道。低热导率的多孔结构将热量集中在水空气界面的小区域。（c）实验装置示意图。漂浮在水面上的PS泡沫起到了隔热层的作用，以减少从ATHEs到散装盐水储层的散热。棉布用于向ATHEs供水并将盐消散到散装盐水中。ATHEs由PE泡沫包围，以防止蒸汽从侧壁扩散，并将热量定位在ATHEs内。 （d）大型琼脂碳水凝胶蒸发器片的照片及其在曲面上应用的灵活性。（e）ATHEs是通过冰模板诱导的自组装和冷冻干燥过程合成的。 图2。ATHEs的自组装制造和特性。（a）ATHE2在干燥和完全肿胀状态下的照片。（b）顶视图SEM图像显示了ATHEs和琼脂壁的多孔结构。（c）ATHEs的横截面说明了水运输的垂直通道和粗糙表面，其中TiN纳米颗粒嵌入琼脂壁中。方形虚线圆圈是水道。（d）SEM图像显示了TiN纳米颗粒的表面形貌。（e）纯琼脂、TiN和ATHE2的FTIR和（f）XRD光谱。 图3。ATHEs的可调吸水率和热管理。（a）纯琼脂和ATHEs对AM1。5光谱辐照度的太阳吸收率（ASTMG173）。（b）ATHEs的角度相关平均太阳吸收率。（c）ATHE2的动态水接触角测量。比例尺为3mm。（d）通过高速相机以2997FPS的速率记录的ATHE2的快速吸水行为。（e）ATHEs的膨胀行为和饱和含水量。（f）ATHEs在干燥和完全膨胀状态下的热导率。（g）水、棉布上的纯琼脂、与水直接接触的ATHE2和供水棉布顶部的ATHE2的温度变化。（h）和（i）阐明ATHE2在0、10、30和60分钟的照明时间内的温度分布的热图像（白色十字表示ATHE2的中心）。（h）：ATHE2直接与散装水接触；（i）：ATHE2放在棉抹布上，用PS泡沫作为隔热材料。比例尺为2厘米。 图4。ATHEs的太阳能淡化评估。（a）纯水的质量变化，与水直接接触的ATHE2，以及在一个太阳下以棉擦拭物作为供水路径的ATHE2。（b）纯水、纯琼脂和ATHEs在一个太阳下的质量变化。（c）不同太阳强度下ATHE2的蒸发速率。（d）黑暗环境中水的蒸发速率和计算的ATHEs的等效焓。（e）使用不同盐度的纯水和NaCl溶液对ATHE2的质量变化。（f）ATHE2的稳定性试验持续15小时（1个循环为1小时）。 图5。ATHEs的盐排斥、可回收性和可扩展制造。（a）ATHE2的盐排斥实验，在一个阳光下初始存在1g盐。比例尺为2厘米。（b）海水淡化前后的盐度。（c）原始ATHE2、再循环的ATHEs和通过重复冻融过程制造的ATHEs的蒸发速率。（d）原始和回收的ATHE2的FTIR光谱。（e）将ATHE2浸入3。5wtNaCl溶液中30天的长期蒸发速率。（f）ATHE2和其他先前报道的设备之间的水分蒸发率比较。 原文链接 https：www。sciencedirect。comsciencearticleabspiiS0011916421005208 声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！
新研究消耗臭氧层的氯氟烃浓度快速上升新华社北京4月5日电一个国际研究团队日前在英国《自然地球科学》杂志上发表报告说，2010年至2020年，地球大气层中消耗臭氧层的5种氯氟烃（CFCs）浓度快速上升，部分来源可能……TA卢克肖已与曼联完成续约，新合同到2027年直播吧4月4日讯据TheAthletic网报道，曼联左后卫卢克肖已经与俱乐部完成续约，新合同为期四年。上周五，TA就透露，这位27岁的英格兰国脚已经与滕哈赫的球队达成了一……美翻了我的村安徽省黟县宏村镇诗意江南水墨宏村开局之年看美丽乡村。为生动展现全国文明村镇风采，中国文明网开展美翻了我的村第四季网上征集展示活动，邀您一起记录展示新时代新征程全面推进乡村振兴的生动实践和丰硕成果。走进安……长津湖战役中他吞下自己的眼球保命，93天47次手术，后来如何2021年国庆假期，一部《长津湖》的开播将大家都带到了那个充满战争和悲伤的年代。有不少抗美援朝的老兵纷纷前往电影院观看，从他们的身上我们也见到了那个时期战争的激烈。参加抗……免门票！九龙池景区开放时间确定来源：【烟台日报大小新闻】昆嵛山国家森林公园管理处发布通告九龙池景区将于3月8日起正式开放游客朋友们：九龙池景区将于3月8日起正式开放。游客……新疆横店乌尔禾影旅融合渐入佳境俯瞰乌尔禾影视城。克拉玛依市委宣传部摄中新网克拉玛依3月14日电（喇小飞任江李伟）Action卡！近日，记者走进新疆克拉玛依市乌尔禾影视城，夯土的仿古城墙在辽阔的土地上拔……一季度股基红黑榜文体娱乐主题扬眉吐气，多只新能源基金跌幅靠前记者杜萌一季度，国内经济和复苏的特征明显，沪指在震荡中上涨。以ChatGPT为代表的人工智能热点持续被挖掘。2022年景气度最高的新能源板块，因为前期涨幅过高迎来回调。……男孩比女孩难带的原因是什么？可能是我们的了解还不够多陪伴男孩成长的道路，注定会和女孩有所不同。父母需要了解男孩的特质，对症下药；带着温柔和耐心，静静等待他长成优秀独立的男子汉。虎妈作者兰妈来源兰妈谈育儿（头条号）开学……一个金手镯大概多少钱？掌握这些技巧，轻松购买低价高克数金手镯金手镯是中国传统的珠宝首饰之一，也是许多女性最钟爱的饰品之一。对于很多人来说，购买一条金手镯是一件非常重要的事情，因为它不仅可以点缀自己的美丽，还可以作为一种长期投资。但是，对……为了你，我豁出命去打比赛！35岁脑瘫拳王复出，原因让人泪目如果命运不公，你的孩子一出生就拿了一手烂牌，7个月早产，3岁确诊脑瘫，6岁不会走路，你该如何？你是选择向命运妥协，还是奋起反击？不管别人如何选择，但天津的汪宝柱却相……华硕无畏15i2023图赏OLED好屏画质出色，13代酷睿性华硕无畏15i2023轻薄本现已登场。它搭配有13代酷睿i513500H移动标压处理器以及2。8K120HzOLED好屏，堪称5999元真香机。此次笔者便带大家欣赏一下这款新机……伤病严重？世界冠军王曼昱母队黑龙江派医疗专家进京治疗今年国乒队员最风光无疑是孙颖莎，最新的世界排名，更是三项排名世界第一。从出道以来，孙颖莎一直深受球迷的喜爱，目前的主管教练邱贻可，跟她的配合很稳定，虽然同时还带了蒯曼、孙铭阳等……