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“人工蒸腾”:新型高效太阳能水处理结构

Science China Press

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IMAGE: (a) Schematics of traditional two dimensional solar steam generation with direct water contact. (Here, the conduction loss means the heat from the absorber to bulk water. The convection and radiation... view more 

Credit: Science China Press

高效的太阳能转换与利用被视为国家能源的重大需求。其中,光-热(蒸汽)转化在海水淡化、分馏、灭菌等领域展现出很好的应用前景。然而由于光学和热学的损耗,传统的光-热(蒸汽)转化效率较低(~40%),很大程度上限制了其广泛应用。

南京大学现代工程与应用科学学院朱嘉教授课题组在高效界面光热转换领域做出了一系列工作:首先成功地实现了最黑等离激元吸收体的制备(Science Advances, 2, e1501227 (2016));在此基础之上实现了首个基于等离激元增强效应的太阳能海水淡化器件(Nature Photonics, 10, 393-398 (2016)),很大程度解决了吸收体的光学损耗问题;随后通过二维水通道的设计来实现吸收体与水体的间接接触,大大降低了器件向水体的热传导损耗(PNAS, 113,13953-13958 (2016))。

近期,该课题着力于最大限度地解决在实际应用中太阳能入射角不断变化带来的光学损耗和热学损耗(热传导,热对流和热辐射)问题并取得了很好的进展。这项最新的研究成果以“Three-dimensional artificial transpiration for efficient solar waste water treatment”为题发表于《国家科学评论》(National Science Review, 2017, DOI: 10.1093/nsr/nwx051)上。南京大学博士研究生李秀强为论文的第一作者,朱嘉教授为论文的通讯作者,该工作得到了南京大学祝世宁院士的指导与支持。

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