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《ACS Applied Materials & Interfaces》:用于便携式太阳能海水淡化设备中3D打印陶瓷结构的制造

《ACS Applied Materials & Interfaces》:用于便携式太阳能海水淡化设备中3D打印陶瓷结构的制造

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2023-10-07 18:59
  • 访问量:

【概要描述】

《ACS Applied Materials & Interfaces》:用于便携式太阳能海水淡化设备中3D打印陶瓷结构的制造

【概要描述】

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2023-10-07 18:59
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2021年5月18日,新加坡国立大学研究人员在《ACS Applied Materials & Interfaces》上发表题为Fabrication of 3D-Printed Ceramic Structures for Portable Solar Desalination Devices的研究论文,报道了第一个用于便携式太阳能海水淡化设备中全3D打印陶瓷芯结构的制造过程,该结构经过优化,可以从能源和可持续性的角度解决水资源短缺问题。

原文链接:https://doi.org/10.1021/acsami.1c04209

 

 

研究简介

本研究利用3D打印技术,基于二氧化硅上改性石墨烯(MG@Silica)和多孔二氧化硅结构的两层结构,制备了集成太阳能吸收器/隔热器/水输送器的全陶瓷结构。3D打印技术已经展示了其在定制结构设计方面的灵活性,结合了纳米孔和微通道,表现出均匀的水传输传递和保温。3D打印便携式太阳能海水淡化装置可以不需要安装额外的部件的情况下,可以立即用来收集新鲜的饮用水。其水蒸发速率为2.4 kg/m2/h,饮用水生产能力为0.5 L/m2/h。这种新型装置显示出良好的离子排斥能力,收集的水符合世界卫生组织(WHO)的饮用水标准。

 

图1:太阳能陶瓷淡化装置的要求及其二维工作原理图。

 

 

图2:MG@Silica陶瓷太阳能吸收器

 

图3:高绝缘性与有效的水转换设计

 

 

研究结论

​通过3D打印技术,新型便携式太阳能海水淡化陶瓷装置已经被成功制作。优化和微调二氧化硅的多孔微观结构可以更高效的太阳能海水淡化,太阳能-蒸汽转换效率约为98%。进一步的三维结构设计增强允许增加表面积(从侧壁),可以用于实际的水蒸发,具有高效的蒸汽生成效率。

未来的蒸发器设计和研究将被证明在提高太阳能蒸汽发生器的商业价值。改性的石墨烯复合二氧化硅也被证明具有抗菌特性。收集到的水在化学杂质方面符合饮用水的标准。凭借这些特性,高效的3D打印陶瓷太阳能淡化装置具有坚固、耐用、无毒、防污的概念,可以为未来更可持续和更绿色的清洁水生产打开大门。

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