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利用3D打印技术,科学家构造出高效海水淡化结构

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利用3D打印技术,科学家构造出高效海水淡化结构

作者:
发布时间:
2020/04/11
【摘要】:
利用太阳能进行海水淡化具有重大的应用前景。为提高海水淡化速率和提高能源利用效率,研究人员提出了利用新型光热转换材料降低热损耗、构筑有效的水/蒸汽传输界面,以及提高光热转换材料的耐用性等策略。

利用太阳能进行海水淡化具有重大的应用前景。为提高海水淡化速率和提高能源利用效率,研究人员提出了利用新型光热转换材料降低热损耗、构筑有效的水/蒸汽传输界面,以及提高光热转换材料的耐用性等策略。然而,目前的海水淡化装置能耗较高,海水淡化的效率、耐久性均有待提高,尤其是盐度升高后的持续淡化仍然是一个巨大挑战。

记者今天从中国科学院化学研究所获悉,在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下,日前,该所绿色印刷重点实验室科研人员在前期构建的快速连续3D打印体系的基础上,研究人员与美国麻省理工学院教授Nicholas Fang课题组合作,利用3D打印技术构造了三维锥形不对称结构蒸发体系,在高盐度下实现了高效太阳能利用和高速水蒸发。为实现高效的光热转换和海水蒸发,通过有效热管理实现高效水传输和蒸发至关重要。该研究成果近日发表于顶级学术期刊《自然-通讯》上。

研究表明:研究团队所设计的3D锥形结构表面可以束缚梯度厚度的水膜,同时3D蒸发器的不同高度对太阳光的吸收不同,导致水的蒸发存在蒸发梯度,主要的蒸发位点为3D结构的顶部,因此水膜沿3D结构的侧壁呈现温度梯度,并由于马兰戈尼效应使水流向更快的蒸发区域,从而显著提高水蒸发速率和能量的利用效率。

高盐度水蒸发时,水膜厚度梯度和蒸发场梯度导致3D结构表面存在盐的浓度梯度和顶部盐结晶特征,结晶的盐很容易去除,因而可以连续工作,有很强的应用前景。

 

(本文来源:北京日报,如需转载,请注明原出处。)

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