
江蘇先豐納米材料科技有限公司

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海水淡化是緩解淡水短缺的有效途徑,但傳統技術如反滲透、多級閃蒸等存在能耗高、成本大、環境污染等問題。將太陽能界面蒸發與發電相結合,生產淡水和電力是緩解淡水短缺和能源危機的有效途徑。
迄今為止,科研人員致力于探索和開發各類三維(3D)結構的熱電聯產蒸發器,盡管已取得顯著進展,但三維蒸發器因多孔結構和大面積接觸水體,仍存在熱傳導導致的能量損耗問題。
因此,開發兼具成本效益與優異光熱性能的二維(2D)蒸發器,以實現高效熱電聯產,已成為當務之急。
近日,期刊Chemical Engineering Journal報道先豐客戶西南民族大學呂滎賓團隊創新性地提出靜置沉積法,制備出兼具高效蒸發與穩定電壓輸出的GO基復合膜。
他們借助鋅離子(Zn2+)插層對羧基化單壁碳納米管(SWCNTs-COOH)和氧化石墨烯(GO)膜實施交聯,加速了復合膜的形成。通過調控SWCNTs-COOH的含量,對 GO-Zn-CNTx膜的光捕獲效應及層間微納結構予以優化,達成光吸收與蒸發性能的協同增強。
實驗與模擬結果表明,GO-Zn-CNT40膜具有優異的光學吸收特性和熱管理能力。該膜在一次太陽照射下可快速升溫至52.1℃,實現持續蒸發(1.77kg m-2·h-1,效率達92.47%)。此外,GO-Zn-CNT40膜展現出優異的長期穩定性,在5%鹽溶液中經過10次循環后,蒸發速率仍保持在1.50kg m-2·h-1以上。
通過將該光熱膜與熱電模塊(TE)組合構建的聯合發電系統(TCS),可實現太陽能蒸發發電與淡水生產。將四個TCS單元串聯后,成功驅動小型風扇運轉。戶外測試中,系統日產量達4.3L m-2·d-1,同時輸出穩定電壓57mV。
這款高性能蒸發器憑借制備工藝簡單、成本低廉且穩定性優異,為偏遠農村地區實現太陽能分布式水處理與發電提供了切實可行的解決方案。
該項工作中使用的氧化石墨烯(產品編號XF002-2)和碳納米管(XFWDSC01)購買自先豐納米。
文章名稱:Simultaneous solar - driven steam and electricity generation by CNT/Zn2? - intercalated graphene oxide membranes
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XF002-2
單層氧化石墨烯粉末
片徑:0.5~5 μm
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