欧美高清videosedexohd

2020年1月22日
[本篇訪問: 8237]
電子科學與工程學院徐駿、宋虎成團隊通過三維分級的熱捕獲結構實現增強太陽能光-熱(蒸汽)轉化效率

欧美高清videosedexohd太陽能光-熱轉化是利用太陽能最簡單、最直接有效的途徑之一。除了常見的太陽能熱水器之外,太陽能光-熱轉化還可以用于采暖制冷,海水淡化以及光-熱發電等。光-熱發電和海水淡化主要是利用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉化為蒸汽(光-熱轉化)。理想的太陽能蒸汽產生系統必須具有高效的光吸收能力、強有力的水抽取能力及高效的光-熱轉化能力。因此,前期的太陽能光-熱(蒸汽)轉化器的研究主要集中在開發和設計高效的光吸收材料、光-熱轉化材料、水抽取通道及蒸汽產生通道。材料體系及結構主要有:碳基材料、聚合物凝膠、金屬等離子體結構、金屬-碳的復合結構及分級的納米結構等。

欧美高清videosedexohd但是,當前的太陽能光-熱(蒸汽)轉化器大都依賴于持續穩定且垂直入射的光照條件或較高的環境溫度以獲得優異的光-熱(蒸汽)轉化效率。基于此,南京大學徐駿教授團隊繼前期報道的具有全方位太陽光吸收的銅-硅納米線分級結構太陽能集熱器之后(J. Mater. Chem. A, 2018, 6,22976),與現代工程與應用科學學院的周林副教授合作,又報道了一種具有高效熱捕獲和儲存能力的三維石墨烯/蜂巢(Graphene-based hive (GBH))太陽能光-熱(蒸汽)發生器。該光-熱(蒸汽)發生器具有分級的熱捕獲結構,可通過分級的熱回流方式實現有效的熱局域和熱儲存。其中,高溫石墨烯層、與石墨烯接觸的三明治結構蜂巢頂層及構筑于蜂巢內部的三明治結構水通道及熱局域層,通過分級的界面局域加熱實現高效的光-熱(蒸汽)轉化。最終實現了1個太陽光強度持續照射下~85%的光-熱(蒸汽)轉化效率。特別地,1小時內不連續光照下水蒸發的總質量達到連續光照下水蒸發總質量的81%。該GBH結構的設計,實現了高效的熱捕獲、熱局域及長期的熱儲存效果,有利于高效集熱系統的開發和在自然環境(晴天或陰天)中工作的高效太陽能光-熱(蒸汽)產生系統的開發。

圖1 3D 石墨烯/蜂巢太陽能集熱器的光-熱轉化及熱捕獲示意圖。

圖2 3D 石墨烯/蜂巢器件的光-熱(蒸汽)轉化性能表征。 (a)吸收光譜圖。 (b)光-熱轉化及熱捕獲性能。(c)連續光照及不連續光照條件下光-熱蒸汽生產速率對比圖。(d)海水淡化應用。

該工作以“Enhancement of solar vapor generation by a 3D hierarchical heat trapping structure”為題,近期發表于J. Mater. Chem. A雜志上。南京大學電子科學與工程學院博士生宋小瑛為論文第一作者,徐駿教授和宋虎成副研究員為論文的共同通訊作者。該工作受到了國家自然科學基金項目,國家重點研究開發計劃項目及江蘇省自然科學基金的支持。

0