太陽能海水淡化技術被認為是獲取淡水資源可持續(xù)的方法之一。近年來，科研人員在太陽能蒸發(fā)器材料設計、水/蒸氣/鹽通道及光熱調控方面展開研究，提高了蒸發(fā)器的蒸發(fā)速率和光熱轉換效率。然而，太陽能蒸發(fā)器在面向實際應用過程中面臨著蒸發(fā)器制備繁瑣、材料耐候性差以及長期抗鹽耐用性低的問題。
近日，中國科學院化學研究所綠色印刷實驗室研究員宋延林課題組在前期利用3D打印技術構造三維錐形不對稱結構蒸發(fā)體系、實現高鹽度下高效太陽能利用和高水蒸發(fā)的基礎上（Nat. Commun.），進一步設計出橋拱型太陽能蒸發(fā)器，實現蒸發(fā)器的一步制備，其具有優(yōu)良的耐候性以及在高鹽度下的長期抗鹽性。該蒸發(fā)器表面上形成了雙層連續(xù)水膜，下層限域層用于保持水膜的連續(xù)性以快速補充液體，上層由于溫度梯度引起的Marangoni對流，可以抑制鹽在高溫區(qū)域的積聚，進而實現長時間穩(wěn)定排鹽。該蒸發(fā)器即使利用10 wt% NaCl高鹽度的鹽水連續(xù)蒸發(fā)200 h，蒸發(fā)器表面也無鹽分析出，為實現自動化連續(xù)海水淡化提供了新策略。該蒸發(fā)器獲得的清潔水達到WHO的飲用標準，可用于農作物種植；該海水淡化技術為海島農業(yè)發(fā)展提供了新思路。
相關研究成果發(fā)表在Advanced Materials上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科技部和中科院的支持。
3D橋拱形蒸發(fā)器示意圖、雙層液膜排鹽機理與海水淡化-作物種植連動系統(tǒng)
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