太阳能驱动的界面蒸发是一种绿色、环保、低碳的淡水生产技术。此项技术的实现取决于太阳能界面光蒸汽转换器的合理设计与构建。太阳能驱动的界面蒸发器通常由三个部分组成:将太阳能转化为热能的太阳光吸收体;将太阳光吸收体所产生的热能定位于在空气/水界面的隔热体;能够将水运输至太阳能加热区域的供水体。为了获得高效的太阳能-蒸汽转换,这三个组分的材料与结构的设计需考虑在空气/水界面处协同促进光热转换、热局域和水供应,即存在协同相互关系。然而,到目前为止,如何在供水体的表面构建具有协同作用的太阳光吸收体和隔热体仍然是太阳能界面蒸发器设计开发中的一项具有挑战性的课题。
近年来,具有等离激元特性的金属纳米晶被广泛用于太阳能界面蒸发器的光吸收体。对于单一组分等离激元金属纳米晶(例如金、银)来说,它们在太阳光谱中往往呈现窄带吸收。为了获得高的太阳能利用率,研究者们通常采用具有宽带光学吸收的等离激元金属纳米晶聚集体作为太阳能光蒸汽转换器的光吸收体。然而,由于等离激元金属纳米晶体的光热转换效率随自身尺寸的增大而减小,因此等离激元金属纳米晶的聚集不可避免地带来了光热转换效率的降低。此外,组建聚集体还需要高金属纳米晶用量,这也不利于蒸发器的成本控制和实践推广。因此,如何解决使用金属纳米晶聚集体所面临的光吸收带宽与光热转换效率的调控矛盾,以及如何有效控制金属纳米晶的用量是目前基于等离激元金属纳米晶的太阳能界面蒸发器研究亟待解决的关键问题。
图7 蒸发器的太阳能海水淡化性能
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202303656
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