太阳能蒸腾因其简略的体系装备和高能效而成为一种远景宽广的海水淡化办法。近年来，人们对新型材料和结构可以进行了广泛的研讨，以进步太阳能海水淡化的功能。在各种规划中，水凝胶因其三维亲水网络可经过与水分子的相互效果促进水的弥补并加快水蒸气的生成而遭到广泛重视。但是，大多数已报导的根据水凝胶的太阳能蒸腾器（HSE）只能在低盐度液体（10%）中安稳运转，不足以满意工业运用或常常运用的要求。因为水合聚合物网络的蒸腾焓下降，水凝胶太阳能蒸腾器（HSE）成为水净化的节能规划。但是，水凝胶太阳能蒸腾器要想在海水淡化中完成安稳的功能依然具有挑战性，部分原因是需求在所需的蒸腾动力学和耐盐性之间进行权衡。

  来自香港大学的学者运用具有可调自拼装纳米纤维网络的复合水凝胶来规划具有高蒸腾功能和抗盐堆集才能的太阳能蒸腾器。纳米纤维水凝胶太阳能蒸腾器（NHSE）呈现出一种固有的敞开式网络，孔隙率高达 90% 以上，可以构成接连的水通道，完成高效传质。理论建模经过耦合蒸腾进程中的水传输、热传导和汽化焓，捕捉到了微结构与蒸腾功能之间的复杂联络。经过对复合材料的机理了解和工程调整，得出了 NHSE 的最佳装备，在 20% 的盐水中接连脱盐时，NHSE 的蒸腾率安稳在 2.85 kg m-2 h-1。NHSE 的超卓功能和根本规划原理有助于进一步开发有用的海水淡化体系。与之相类似的文章以“Self-Assembled Nanofibrous Hydrogels with Tunable Porous Network for Highly Efficient Solar Desalination in Strong Brine”标题宣布在Advanced Functional Materials。

  图 1. a) 经过高度接连的水通道加强传质，消除盐分堆集。b) 运用 NHSE 的太阳能海水淡化示意图。c) 扫描电子显微镜 (SEM) 图画显现 NHSE 的敞开多孔网络。d) 混合纳米纤维网络的组成示意图，其间亲水基团用于水活化，PPy 用于光热转化。e) 微观结构与汽化功能之间的联络示意图，标明微观结构、供水、传热和汽化焓之间的耦合联络。

  图 3. a) NHSE 的孔径散布。b) NHSE 的半胀大时刻和水传输率核算成果。c) NHSE 的半胀大时刻和水传输率与其他报导的 HSE 的比较。d,e) 模仿微通道中的水压（d）和水流速度改变（e）。f) 模仿不同孔径的 NHSE 中的均匀水流速度。g) 用于丈量导热系数的 NHSE 红外图画。h,i) 不同NHSE 的导热系数核算。

  图 4.太阳能海水淡化功能工程。a) 太阳能海水淡化体系中的能量平衡和质量传输。b) 孔径、热导率和汽化焓随孔隙率改变的试验数据（关闭符号）和拟合线（虚线）。d) 不同 HSE 在 1 小时阳光照耀下的蒸腾水量，20% 的盐溶液不含蒸腾器作为对照。e) 不同蒸腾器在 1 小时阳光照耀下在不同盐溶液中的蒸腾率。f) NHSE 在 20% 盐溶液中的太阳能蒸腾率与之前文献报导的成果的比较。根据 PVA 水凝胶的蒸腾器的蒸腾率清楚明了地下降。h) PVA 水凝胶和 NHSE 在20% 的盐水中接连蒸腾 12 小时的相片。i) 模仿在 20% 的盐水中脱盐时盐分在 NHSE 中的安稳散布。

  图 5. a) 净化前后各种盐溶液的电阻值。b) 净化前后酸碱溶液 pH 值的改变。c) 海水淡化前后四种首要离子（Na+、Mg2+、K+、Ca2+）的浓度。d) 受染料污染的水和净化水的紫外-可见吸收光谱。插图为净化前后的水样相片。e) 运用经 NHSEs 净化的水培育的 NIH 3T3 成纤维细胞的增殖。

  总归，本研讨开发出了适用于高盐度盐水的复合纳米纤维水凝胶太阳能海水淡化技能。混合纳米纤维网络所具有的高效传质、低热导率和低汽化焓关于太阳能海水淡化的高效安稳功能至关重要。对微观结构、热力学和动力学进程及其对蒸腾功能的定量奉献的机理知道有利于其他 HSE 的工程规划。开发介观模型（如触及晶格玻尔兹曼法的模型）将进一步加深对多孔介质中传质和传热的了解。在大多数情况下，经过引进恰当的官能团来促进聚合物网络的水合效果将有利于下降蒸腾焓，一起将对水搬运的影响降至最低。最终，太阳能蒸腾器的设备级规划将供给额定的功能进步，进步太阳能运用功率。（文：SSC）

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