太阳能蒸气发电(SVG)是一种很有前途的高效生产淡水的技术。然而,自然光下蒸汽产率不足限制了其实际应用,同时,蒸发器结构的合理设计缺乏基本的蒸发机理。
近日,清华大学王训教授报道了纳米约束水分子通道(NCWMCs)可以加速蒸发过程,实现高效的SVG。
文章要点
1)以七钼酸铵(AHM)和硫脲为前驱体,油胺为表面活性剂,采用简单的一锅溶剂热法制备了1D-O掺杂MoS2−x纳米片(1D-OMoSNSA)。先将AHM和硫脲溶解在去离子水中,然后与松油醇和油胺混合。混合物在高压釜中密封,在200 °C加热6h,用乙醇洗涤产物。
2)实验和理论模拟结果表明,在1D-OMoSNSA结构中,堆积过程中形成的间隙有利于水的快速传输,超薄O-MoS2-x纳米片间距为3.5 nm NCWMC可以通过促进水分子以团簇的形式蒸发来降低水的汽化焓。
3)结果表明,在1个日照下,1D-OMOSNSA-M的SVG率为2.50 kg m-2 h-1,能效为89.6%,在0.5日照较弱的自然光下,速率为1.25kg m-2 h-1。因此,经过太阳能净水后,可以从各种水样中生产出优质的淡水。
一方面,1D-OMOSNSA可以应用于实际的高水蒸气产率的净水。另一方面,了解SVG的基本蒸发过程可以指导新型太阳能蒸发器的设计,进一步提高SVG的性能。
Qichen Lu, et al, Nanoconfined Water-Molecule Channels for High-Yield Solar Vapor Generation under Weaker Sunlight, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202001544
https://doi.org/10.1002/adma.202001544