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Intensifying Solar Interfacial Heat Accumulation for Clean Water Generation Excluding Heavy Metal Ions and Oil Emulsions
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2021-08-24 , DOI: 10.1002/solr.202100427 Muhammad Sultan Irshad 1 , Naila Arshad 2 , Xianbao Wang 1 , Hong Rong Li 2 , M. Qasim Javed 3 , You Xu 1 , Lina Abdullah Alshahrani 4 , Tao Mei 1 , Jinhua Li 1
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2021-08-24 , DOI: 10.1002/solr.202100427 Muhammad Sultan Irshad 1 , Naila Arshad 2 , Xianbao Wang 1 , Hong Rong Li 2 , M. Qasim Javed 3 , You Xu 1 , Lina Abdullah Alshahrani 4 , Tao Mei 1 , Jinhua Li 1
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Solar-driven interfacial steam generation has emerged as an innovative technique for seawater desalination due to its high photothermal conversion efficiency and potential industrial applications. Herein, a superior interfacial heat accumulation structure composed of semiconductive in situ polymerization (polypyrrole) of nickel foam (IPNF) is reported. The IPNF photothermal layer is assembled with superhydrophilic polyurethane substrate for synchronous water transport and excellent thermal insulation. The 2D ultrablack mesh induces multiple incident rays within the diffused polymerized surface, which allows omnidirectional solar absorption (88.5 %) and intensifying heat localization (49.5 °C @ 1 sun). The state-of-the-art evaporation performances reveal that the integrated IPNF solar evaporator exhibits an excellent evaporation rate (1.74 kg m−2 h−1) and solar-to-vapor conversion efficiency (90% excluding heat losses) under 1 kW m−2 solar intensity. Besides this, the long-term evaporation experiments show negligible discrepancy under seawater conditions (13.27 kg m−2/8 h under 1 kW m−2) and engrain its functioning potential for multimedia and salt rejection (3.2 g × NaCl/240 min). More importantly, herein, insights into different water states in the polymeric network systems during solar-driven evaporation are provided. This work shows a significant potential to generate freshwater excluding heavy metals and other oil emulsions for industrial applications.
中文翻译：
加强太阳能界面蓄热以产生不含重金属离子和油乳液的清洁水
由于其高光热转换效率和潜在的工业应用，太阳能驱动的界面蒸汽发电已成为海水淡化的创新技术。本文报道了一种由泡沫镍 (IPNF) 的半导体原位聚合 (聚吡咯) 组成的优异界面蓄热结构。IPNF 光热层与超亲水聚氨酯基材组装在一起，可实现同步水传输和出色的隔热性能。2D 超黑网格在扩散的聚合表面内产生多条入射光线，从而实现全方位太阳能吸收 (88.5%) 并加强热定位（49.5 °C @ 1 sun）。最先进的蒸发性能表明集成的 IPNF 太阳能蒸发器具有出色的蒸发率（1.74 kg m-2 h -1 ) 和在 1 kW m -2太阳能强度下的太阳能到蒸汽转换效率（90% 不包括热损失）。除此之外，长期蒸发实验表明海水条件下的差异可以忽略不计（13.27 kg m -2 /8 h 下 1 kW m -2），并在多媒体和盐分排斥（3.2 g × NaCl / 240 min）方面发挥功能潜力. 更重要的是，本文提供了对太阳能驱动蒸发过程中聚合物网络系统中不同水状态的见解。这项工作显示了为工业应用产生不含重金属和其他油乳液的淡水的巨大潜力。
更新日期：2021-08-24
中文翻译：
加强太阳能界面蓄热以产生不含重金属离子和油乳液的清洁水
由于其高光热转换效率和潜在的工业应用，太阳能驱动的界面蒸汽发电已成为海水淡化的创新技术。本文报道了一种由泡沫镍 (IPNF) 的半导体原位聚合 (聚吡咯) 组成的优异界面蓄热结构。IPNF 光热层与超亲水聚氨酯基材组装在一起，可实现同步水传输和出色的隔热性能。2D 超黑网格在扩散的聚合表面内产生多条入射光线，从而实现全方位太阳能吸收 (88.5%) 并加强热定位（49.5 °C @ 1 sun）。最先进的蒸发性能表明集成的 IPNF 太阳能蒸发器具有出色的蒸发率（1.74 kg m-2 h -1 ) 和在 1 kW m -2太阳能强度下的太阳能到蒸汽转换效率（90% 不包括热损失）。除此之外，长期蒸发实验表明海水条件下的差异可以忽略不计（13.27 kg m -2 /8 h 下 1 kW m -2），并在多媒体和盐分排斥（3.2 g × NaCl / 240 min）方面发挥功能潜力. 更重要的是，本文提供了对太阳能驱动蒸发过程中聚合物网络系统中不同水状态的见解。这项工作显示了为工业应用产生不含重金属和其他油乳液的淡水的巨大潜力。
京公网安备 11010802027423号