光热海水淡化技术新进展！国内研发团队成功合成倒碗状石墨烯气凝胶

太阳能蒸汽发电（SSG）是解决淡水资源短缺的一种很有前途的方法。尽管对光热材料进行了深入的研究，但SSG的性能在实际应用中仍然不能令人满意。此外，实际的太阳轨道是一个半圆弧，导致入射角的连续变化，这在以前的报告中常常被忽略。

近日，南京师范大学狄云松等研究人员在《Energy Technology》期刊发表名为“Solar-Driven Airflow-Enhanced All-Daytime Solar Steam Generation Based on Inverse-Bowl-Shaped Graphene Aerogels”的论文，研究合成了一种反倒碗状石墨烯气凝胶（IBGA）作为SSG的光热组分，该气凝胶可以随着入射角的变化始终保持较高的水蒸发率。

此外，在改进的斯特林发动机的基础上引入了太阳能驱动气流，以提高SSG性能。在太阳照射下基于IBGA的太阳能驱动气流SSG装置的蒸发率高达2.46Kgm2.h1。室外实验表明，具有1 m 2 IBGA的SSG装置在晴天可收集15kg淡水，在实际应用中显示出在海水淡化和废水处理领域的巨大潜力。

图1、a)说明IBGA的制备示意图。b)IBGA和CGA的照片。

图2.a,b)GA的SEM图像。c)GA的吸收光谱。d)GA的XRD。e)放置在蒲公英上的GA的数字图像。f)GA压缩后厚度变化的循环测试。g)GA的接触角。

图3、a)光热测试装置。b)不同功率密度的垂直模拟太阳光下IBGA的温度。c)真实太阳轨迹下的IBGA方案。d)IBGA和CBA在不同入射角1太阳照射下的温度。

图4、a)SSG测量装置示意图。b）IBGA和CGA在1太阳照射下的SSG性能。c)入射角相关SSG测量的设置。d）IBGA和CGA在不同入射角下的SSG性能。

图5、a)在太阳照射下，有和没有太阳能驱动气流的SSG性能比较。插图：太阳能驱动气流增强SSG装置的方案。b)在不同辐照强度下，有和没有太阳能驱动气流的水蒸发率直方图。

图6、a)SSG在海水淡化过程中引起的质量变化。插图：海水淡化过程中盐分积累的照片。b)循环测量的脱盐率。c)SSG在亚甲基蓝溶液纯化过程中引起的质量变化。（插图：纯化前后的紫外-可见吸收光谱。溶液的数码照片。）d）在甲基橙溶液纯化过程中由SSG引起的质量变化。（插图：纯化前后的紫外-可见吸收光谱。溶液的数码照片。）e）在真实太阳辐射下进行的SSG实验照片。f)SSG在真实太阳辐射下引起的质量变化（南京晴天上午10:00至下午15:00）。

文献：https://doi.org/10.1002/ente.202100757