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光热性MoS2-Polydopamine薄膜的制备及其在太阳能海水淡化中的应用文献综述

 2020-04-14 04:04  

1.目的及意义

据调查,全球约2/3的人口(40亿)正生活在不同程度的

缺水条件下。虽然地球70.8%的地表面积被水覆盖,但是这其中只有3%的水是淡水。于是海水和苦咸水便成为了缺水地区获取淡水的第一选择。目前主流的海水淡化技术主要是膜法和热法,均是非常成熟的大规模、集中式的供水方案。但是这两者方案都要消耗化石能源,不可避免地会加剧温室效应和环境污染。而太阳能海水淡化以阳光作为能量来源,其主要方式可以概括为光蒸馏,是一种绿色、环保的淡化技术,有望替代膜法、热法。

太阳能蒸汽正成为最有前途的太阳能技术之一, 因为其在海水淡化和净化, 蒸馏和液-液相分离以及灭菌方面具有潜在应用。由于太阳能蒸汽的效率很大程度上取决于吸收器, 它们吸收光并将能量转移到附近的水中以产生蒸汽, 各种吸收器包括悬浮的金属纳米颗粒碳材料和等离子体激元吸收剂已被用于蒸气生成。然而, 到目前为止太阳能蒸汽效率 (大于80%) 仅在集中阳光下才能实现, 这会限制技术的可扩展性。通过最近的进展, 很明显, 理想的吸收体应该具有多种性质:宽带和高效太阳能吸收, 局部水加热的热导率降低, 高效供水的亲水性以及蒸气通道的多孔网络。太阳能吸收体主要分体加热和界面加热。

传统的太阳能蒸馏器的光热利用效率并不高,一般在30到40%。为了提升效率,传统的优化方案有将海水染黑,将海水池底部涂黑,等。传统的蒸馏器利用光照使海水整体升温蒸发。但是实际上,我们所需要的是蒸汽,而升温会浪费大部分的光热能量。界面光热转化可以有效解决这个问题。通过选用特殊的纳米材料和设计结构,制备出吸光率超高的光吸收体,并使其漂浮在海水表面,光热转化仅对表层海水进行加热蒸发,从而大大提高了对光照的利用效率。依托纳米材料制备光吸收体的原材料丰富,如金纳米颗粒,石墨,金属等离激元,和氧化石墨烯等。相关科研成果的出现也为太阳能海水淡化提供了多种选择。

然而,大部分的研究忽视了海水蒸发过程盐对吸收体的影响,在着重提高效率的同时忽略了稳定性。在太阳能海水过程中,随着海水的蒸发,海水中的盐会结晶析出并堆积在光吸收体的表面。而盐分的堆积会堵塞蒸汽通道,造成蒸发速率衰减,并且会对吸收体的结构造成破坏,进而引发其太阳能海水淡化性能的衰减。

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2. 研究的基本内容与方案

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基本内容:

光热性MoS2薄膜的制备及其对太阳能的吸收状况及效率的研究;光热性MoS2-Polydopamine薄膜的制备及其对太阳能吸收状况和在海水淡化中的研究。

目标:

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