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香港城市大學(xué)呂堅(jiān)院士團(tuán)隊(duì) Adv. Sci.:喇叭花狀蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)高濃真實(shí)海水中長(zhǎng)久穩(wěn)定耐鹽
2024-08-31  來源:高分子科技

  太陽能海水淡化是一種有前景的解決方案,能夠緩解水資源短缺問題,因其成本低、環(huán)保且具備離網(wǎng)能力。然而,同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效鹽對(duì)流和局域熱中仍然具有挑戰(zhàn)性,因?yàn)榭焖俚柠}分對(duì)流往往會(huì)導(dǎo)致顯著的熱量損失。


  本文通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)克服了這一挑戰(zhàn):i) 通過合理設(shè)計(jì)喇叭花狀毛細(xì)結(jié)構(gòu),將高溫和高鹽區(qū)域分離;ii) 通過在低溫表面上設(shè)置低扭曲度的宏觀液體通道,將高鹽區(qū)域和體狀水連接起來。宏通道中的鹽度梯度被動(dòng)觸發(fā)對(duì)流流動(dòng),促進(jìn)鹽離子從高鹽區(qū)快速轉(zhuǎn)移到體狀水中。同時(shí),宏通道在空間上與高溫區(qū)隔離,防止在鹽分對(duì)流過程中熱量損失,從而實(shí)現(xiàn)高蒸發(fā)速率和優(yōu)越的鹽分排放,即使在高度濃縮的真實(shí)海水中也能實(shí)現(xiàn)。這項(xiàng)研究為鹽分排放策略提供了新的見解,并推動(dòng)了可持續(xù)海水淡化的實(shí)際應(yīng)用發(fā)展。


圖1. 喇叭花狀蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與表征


圖2. 宏觀通道高效鹽對(duì)流與局部鹽結(jié)晶


圖3. 高濃真實(shí)海水24h蒸發(fā)表現(xiàn)與真實(shí)海鹽結(jié)晶表征


圖4. 具有宏觀通道(Left view)和沒有宏觀通道(Right)在真實(shí)海水淡化中的鹽結(jié)晶行為對(duì)比


文獻(xiàn)鏈接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202405639


呂堅(jiān)院士簡(jiǎn)介:

呂堅(jiān):法國(guó)國(guó)家技術(shù)科學(xué)院(NATF)院士、香港工程科學(xué)院院士、香港高等研究院高級(jí)研究員、香港城市大學(xué)工學(xué)院院長(zhǎng)、香港城市大學(xué)機(jī)械工程系講座教授、國(guó)家貴金屬材料工程研究中心香港分中心主任、先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料中心主任。曾任法國(guó)特魯瓦技術(shù)大學(xué)機(jī)械系統(tǒng)工程系系主任、法國(guó)教育部與法國(guó)國(guó)家科學(xué)中心(CNRS)機(jī)械系統(tǒng)與并行工程實(shí)驗(yàn)室主任、香港理工大學(xué)機(jī)械工程系系主任、講座教授、兼任香港理工大學(xué)工程學(xué)院副院長(zhǎng)、香港城市大學(xué)副校長(zhǎng)(研究及科技)兼研究生院院長(zhǎng)。曾2011年被法國(guó)國(guó)家技術(shù)科學(xué)院(NATF)選為院士,是該院近300位院士中首位華裔院士。2006年與2017年分別獲法國(guó)總統(tǒng)任命獲法國(guó)國(guó)家榮譽(yù)騎士勛章及法國(guó)國(guó)家榮譽(yù)軍團(tuán)騎士勛章,2018年獲中國(guó)工程院光華工程科技獎(jiǎng)。已取得72項(xiàng)歐、美、中專利授權(quán),在本領(lǐng)域頂尖雜志Nature(封面文章)、Science、Nature Materials、Nature Chemistry,Nature Water,Science Advances、Nature Communications、Materials Today、Advanced Materials、、PRL、JACS、等專業(yè)雜志上發(fā)表論文480余篇,引用4萬5千余次(Google Scholar)。個(gè)人主頁:

https://www.cityu.edu.hk/mne/people/academic-staff/prof-lu-jian。

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