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我院院长唐少春教授团队研究工作被AEM选为封面文章

发布时间:2024-07-01点击量:17

太阳能界面蒸发驱动的水伏发电技术,从海洋中收集水蒸气的同时捕获水分子汽化过程中流动势能,从而实现海水水伏发电和淡水收集。然而,传统太阳能蒸发器在界面加热过程中产生热扩散效应诱导水合离子、盐离子向流动电势相反的方向运动,这一冲突导致水伏发电器件的电势显著降低。特别是,水伏发电器件的集成和系统放大比较复杂,难以获得满足实际应用需求的高输出电压。

近日,我院院长唐少春教授团队在海水高效发电和同步淡水收集一体化集成方面的研究成果,以“Achieving Ultrahigh Voltage over 100 V and Remarkable Freshwater Harvesting based on Thermodiffusion Enhanced Hydrovoltaic Generator”为题发表于国际知名能源材料类期刊Adv. Energy Mater. 2024, 14(24): 2400529。该工作发表后引起了广泛关注,6月26日,该文章被Advanced Energy Materials编辑部选为14卷、24期的内封面文章进行报道。

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如封面图所示,团队受自然界“荷叶蒸腾作用”启发,通过仿生荷叶茎叶结构设计和分层设计,研制出一种具有特定“T”形水传输路径的高性能水伏发电器件。通过横向上安置电极在蒸发器的叶片两端形成流动电势场,诱导盐离子和水合离子从蒸发器的中间向两侧横向扩散;同时,在顶层的蒸发界面设计了由中间向两侧递减的梯度疏水涂层。因此,这种结构设计同时形成了横向水流驱动的离子扩散(由中间向两侧递减的温度梯度场)和横向热扩散效应驱动的离子扩散,由于两种离子扩散方向相同,该器件表现出优异的水传输、光热转换和电输出能力。

该研究打破了流动电势向上和热扩散效应向下的矛盾,实现了海水高效持续水伏发电和淡水同步收集,针对海水光热蒸发达到了破纪录的105 V超高输出电压和同时高达2.0 L m-2 h-1的淡水收集率

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