分會(huì)

第六十一分會(huì)：能源化學(xué)

摘要

太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換和利用被認(rèn)為是緩解日益嚴(yán)重的全球能源危機(jī)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有力途徑[1, 2]。近年來(lái)，太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的界面蒸發(fā)因其光熱轉(zhuǎn)換效率高而成為一種解決淡水短缺問(wèn)題的經(jīng)濟(jì)有效的方法，受到了越來(lái)越多的關(guān)注[3, 4]。然而，由于實(shí)際的水環(huán)境非常復(fù)雜，光熱材料的熱輸出能力和蒸發(fā)系統(tǒng)的功能集成度仍有待提高，以期獲得更優(yōu)質(zhì)的淡水。因此，我們基于深層缺陷（DLDs）的非輻射弛豫機(jī)理和肖克萊里德霍爾（Shockley-Read-Hall）重組理論，設(shè)計(jì)了一種2D/2D Cs0.32WO3/CuS納米異質(zhì)結(jié)，并將其加載到纖維素基雜化水凝膠中，通過(guò)反復(fù)凍融的方法構(gòu)建了新型蒸發(fā)器。一方面，得益于Cs0.32WO3/CuS納米異質(zhì)結(jié)具有更快的載流子遷移速度、更多熱載流子非輻射放熱和更高的氧化還原電位，以及雜化水凝膠的連續(xù)供水通道，該蒸發(fā)器獲得了超高效率的海水蒸發(fā)(4.22 kg m-2 h-1)和優(yōu)異的有機(jī)污染物光降解性能(去除率≈99%)。此外，蒸發(fā)器還表現(xiàn)出長(zhǎng)期穩(wěn)定和可持續(xù)的自清潔性能。另一方面，在實(shí)際應(yīng)用中，由于太陽(yáng)光輻照范圍廣、光熱材料與水體之間的傳熱損失過(guò)多，系統(tǒng)的熱利用率不足。為了充分利用吸收的太陽(yáng)能和轉(zhuǎn)換后的熱能，我們采用基于Cs0.32WO3/CuS納米異質(zhì)結(jié)的熱電模塊將系統(tǒng)內(nèi)的余熱轉(zhuǎn)化為可儲(chǔ)存的電能(4.85 W m-2)，進(jìn)而為小家電提供持久穩(wěn)定的電力供給。這種基于2D/2D異質(zhì)結(jié)的太陽(yáng)能蒸發(fā)系統(tǒng)將為資源有限地區(qū)的高效和可持續(xù)的淡水-電力聯(lián)產(chǎn)提供更可靠的解決方案。

關(guān)鍵詞

異質(zhì)結(jié);光熱;脫鹽;水凈化;熱電聯(lián)產(chǎn)

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