我国海洋大学徐晓峰教授课题组Nano Energy：漂浮式太阳能水电联产体系模块规划与制备

  将光伏技能与多级膜蒸馏技能集成，制备了漂浮式水电联产体系，在水面上协同完成了清洁水和绿色电力出产。经过多孔膜资料和膜蒸馏器材结构规划合理地优化了多级设备中的传热和传质进程，提高了太阳能（光电和光热）转化功率和清洁水搜集速率，完成了太阳能的高效转化和最大化使用，为应对动力与水资源缺少的危机供给了可继续解决方案。本作业以“Synergistic Solar-Powered Water-Electricity Generation: An Integrated Floating System on Water”为题宣布在《》上。本作业得到了国家自然科学基金面上项目、山东省泰山学者青年项目、山东省自然科学基金和青岛市自然科学基金等项目的支撑。本作业获得了华南理工大学陈军武教授团队，英国剑桥大学Zhihang Wang博士的支撑和帮忙。

  图2. Janus薄膜的（a）静水压力、防水和透气功用示意图；Janus薄膜的（b）防水才能和（c）水蒸气浸透功用的展现图。（d）多级设备各组成部分什物图

  使用静电纺丝的办法，构筑了具有不对称浸润性的各向异性Janus纤维膜。其间，多孔的纤维素（CMF）纤维层具有优异才能的亲水性、保水性和水传输才能。多孔的聚苯乙烯（PS）纤维层具有高的疏水性，调控合理的厚度和孔隙尺度能保证水蒸气的透过而阻止液态水的透过，并具有必定的防污损功用。

  图 3.（a）多级PV-MD体系的什物相片；多级PV-MD体系在1个阳光下（b）光伏电池的外表温度；（c）产水量；（d）光伏电池的电流-电压曲线；（e）开路电压；（f）光电能量转化功率和产水速率。（g） 多级PV-MD设备传热和传质示意图。（h）PV-MD5器材中的温度丈量与模仿；（i）PV-MD5器材中各级的光热转化功率和蒸汽通量。（j）太阳能多级膜蒸馏体系的产水速率和太阳能-蒸汽转化功率总结。

  光伏电池将可见和近红外波长规模的太阳光转化为电能，多级膜蒸馏设备能使用太阳能电池的废热和水蒸汽的汽化潜热完成高效光热蒸腾和清洁水搜集，并有用冷却光伏电池提高光电转化功率。本作业证明了水面的冷却效应能增强光电和光热转化，完成更高的饮用水产率。在一个太阳下，5级体系能完成3.39 kg m −2 h −1的饮用水产率和16.6%的光电转化功率；8级体系能完成4.14 kg m −2 h −1的饮用水产率和16.4%的光电转化功率。

  图4.（a）根据PV-MD5体系的户外水搜集试验；（b）光伏电池外表和各级温度；一天内的（c）光伏发电和（d）水搜集测验；（e）一个月内水搜集测验。（f）多级PV-MD体系的水搜集速率总结。（g）兼具太阳能转化和贮存功用的大面积PV-MD5器材制备。

  在户外条件下，漂浮于水面的PV-MD5体系完成了11.6 kg m −2 day −1的饮用水产率。估计一平方米设备的日产水量能够很好的满意一个家庭的日常饮用水需求，凸显出该项技能在高效饮用水出产领域的远景。使用3D打印技能，器材结构和有用面积能够灵敏扩展，大面积器材能够与储能电池集成，突显了水电联产集成储能体系的使用潜力。

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