近日，我室唐大伟教授团队在太阳能界面蒸发海水淡化领域取得新进展，国际权威能源材料期刊《Advanced Functional Materials》（IF：18.8）以“Highly salt-resistant 3D hydrogel evaporator for continuous solar desalination via localized crystallization”为题在线刊发了相关研究成果。
太阳能界面蒸发是一种新兴的海水淡化技术，因具有成本低、能耗低、系统简单、无污染等优势，近年来被广泛研究。然而，在海水连续蒸发过程中，光热蒸发表面会出现盐沉积问题，导致蒸发性能急剧下降，严重限制了该技术的实际应用。因此，亟需开发有效的抗盐策略。虽然有学者提出了打孔促进盐回溶的方法和Janus结构能够在一定程度上缓解积盐问题，但是以上方法都在一定程度上破坏了蒸发表面，牺牲了蒸发性能。另外，当前的抗盐策略和结构难以处理高浓度盐水。因此，如何使界面蒸发体有效抗盐，使其获得长时间稳定、高效的蒸发性能是一个重大挑战。
图1.三维水凝胶基蒸发体结构和边缘析盐工作原理示意图
近日，该研究团队的唐大伟教授、李林副教授等人设计了一种三维水凝胶基蒸发体，通过微米级水输送调控有效增强了水分的径向输运，使其边缘溶液浓度升高实现盐分仅在三维锥形蒸发体的边缘析出，从而使蒸发主表面始终保持清洁，获得了长时间稳定、高效的蒸发性能。研究表明，该蒸发体在10-20 wt%高浓度盐水中连续光照，其光热表面无盐分沉积，蒸发性能稳定在2.07 kg m−2 h−1，是当前已报道文献的最佳值之一。此外，在真实海水浓度条件下可实现连续7天平均2.22 kg m−2 h−1的高效蒸发，优于目前大多数耐盐蒸发体。该研究为困扰太阳能界面蒸发的表面积盐问题提供了新的抗盐策略，为构建长期稳定、高效的界面蒸发结构提供了新思路。
图2. 蒸发性能和抗盐性能结果
以上工作得到国家自然科学基金、海洋能源利用与节能教育部重点实验室、大连市重点领域创新团队的大力支持。
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