福建农林大学袁占辉教授团队：在功能化生物质材料应用于太阳能协同海水淡化和发电方面取得重要进展

发布者：刘德桃发布时间：2023-08-26浏览次数：10

福建农林大学袁占辉教授团队：在功能化生物质材料应用于太阳能协同海水淡化和发电方面取得重要进展

中国海水淡化与水再利用学会 2023-07-17 17:00 






近日，福建农林大学材料工程学院袁占辉教授团队（生物质基先进催化及功能材料团队）连续在化学工程领域国际TOP期刊Chemical Engineering Journal上在线发表了题为“Multifunctional composite membranes for interfacial solar steam and electricity generation”的研究性论文。本文是该团队基于前期二维层状膜的构建和应用工作的基础上（Chem. Eng. J., 2023, 144395; Chem. Eng. J., 2023, 456, 140933; Desalination, 2023, 548, 116280; Renew. Sust. Energ. Rev., 2022, 168, 112767; ACS Appl. Mater. Inter., 2022, 14, 25, 29099；Sep. & Purif. Technol., 2022, 285, 120301），在太阳能协同海水淡化和发电领域中取得的又一创新性成果。福建农林大学为本文第一完成单位，袁占辉教授为第一通讯作者，福建农林大学材料工程学院的硕士研究生吴依婷为第一作者，福建农林大学王冲博士、昆士兰大学Yusuke Yamauchi教授、陕西科技大学安盟教授和闽江学院王莉玮教授为共同通讯作者，沙特国王大学Sameh M. Osman教授和韩国庆熙大学Jungmok You教授也参与了本项工作。



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图1 论文首页






近年来以太阳能界面蒸发（ISSG）为代表的新兴净水技术发展迅速。通过微孔薄膜和高效光热材料的结合，ISSG协同生产淡水和电力是解决淡水短缺和能源需求有前途的方案。在这项研究中，我们开发了由二维材料还原氧化石墨烯（rGO）和一维材料甲壳素纤维@多壁碳纳米管（Chiber@CNT）构建的复合薄膜。通过混合维度设计集成优势，获得具有独特层状多孔结构和优异宽带吸收的复合薄膜。值得注意的是，在1 kW·m-2阳光照射下，复合薄膜的水蒸发速率达到2.10kg·m-2·h-1，光热转换效率为75.79%。此外，基于多孔纳米材料中的自然水蒸发发电的能量收集策略，该复合薄膜成功地实现了淡水和电力的协同应用。在3.5 wt% NaCl溶液中，输出电压达到0.39 V。薄膜的输出电压随着NaCl溶液浓度的变化而变化，从0.26V（在去离子水中）增加到0.45V（在饱和NaCl溶液中）。分子动力学模拟结果表明，发电量的变化可归因于甲壳素纤维（Chiber）中离子与亲水官能团之间原子间相互作用强度的差异。综上所述，复合薄膜的制备流程和太阳能驱动海水淡化和发电示意如图2所示。


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图2 复合薄膜的制备流程和太阳能驱动海水淡化和发电示意图







原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144600（点击文末“阅读原文”可跳转）

团队网站：https://acfm.fafu.edu.cn



来源：福建农林大学微信公众号

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