文:材料学院 图:材料学院 / 来源:材料学院 / 2019-02-05 / 点击量:6618

  近日,材料与能源学院吴孟强教授领衔的先进电能源技术研究中心在国际著名期刊《纳米能源》(Nano Energy)上发表题为“Scalable, eco-friendly and ultrafast solar steam generators based on one-step melamine-derived carbon sponges toward water purification”的研究论文。先进电能源技术研究中心本科生李昊和讲师巩峰为该论文的共同第一作者,黄大仙精准六肖材料与能源学院为第一作者及第一通讯单位,合作研究单位包括四川大学、美国加州大学圣地亚哥分校、美国俄克拉荷马大学。

  《纳米能源》是能源领域顶级期刊之一,收录了能源领域最前沿的优秀论文,目前影响因子为13.12。近年来,吴孟强教授和巩峰老师已指导本科生发表了10余篇高水平SCI论文。

  饮用水短缺是21世纪人类面临的主要挑战之一,而海水却占地表70%的面积,如果能将海水转化为饮用水,有望根本性解决人类饮用水短缺和淡水污染问题。而目前海水淡化技术需要复杂的工艺和材料,且需要大量的能源损耗,限制了这些技术在偏远地区的使用。太阳能是一种分布广泛的可再生能源,如果能利用太阳能进行海水淡化,将极大地节约能源消耗,并带来工程便利性,有望成为一种低成本、易实施的海水淡化技术。目前,开发高效的光热材料实现光热水处理的研究吸引了大量研究者的兴趣,已经发表了众多高水平的研究成果,然而,现有光热材料的制备工艺通常耗能且复杂,难以实现工业化生产。鉴于此,吴孟强教授团队以商业化的廉价清洁泡沫为原料,在空气环境中简单碳化处理,制备了转换效率高达92%的光热材料,成功应用于高效海水淡化。

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图一: 从廉价的原材料着手,实现了廉价、宏量制备高效光热材料的工艺方法

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图二:?所制备的光热转换材料具有卓越的机械性能和极低的热导率,实现了热量的转换和集聚

  吴孟强教授团队所制备的光热材料具有超强的亲水性,水接触角几乎为零,且具有快速的输水能力,在短短的10秒以内,即可将光热材料底部的水输送到上层润湿。同时,该光热材料具有卓越的机械性能,经过上千次的压缩循环依然可以回复至原有的形状。光热材料具有超高的孔隙率,获得了极低的热导率,抑制了热量在材料中的传输,有助于热量在材料中的集聚,实现更高的光热转换效率。

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图三:多尺度理论计算分析光热材料中潜热变化趋势,为effective?surface area理论奠定理论基础

  研究团队同时发现,在所制备的光热材料中液体的潜热得到了较大的降低。研究工作结合实验和理论计算,系统地分析了潜热降低的原因,原创性地提出了等效面积理论(effective surface area),获得了审稿人的认可和赞同。

  吴孟强教授团队致力于能源转换与存储领域的交叉性科学研究,主要包括高性能锂离子、钠离子、钾离子二次电池,高性能超级电容器及电容电池,高比能锂/氧族电池及全固态电池,多功能石墨烯、气凝胶和柔性可穿戴电子器件等领域,取得了一系列的研究成果。近两年来相关成果主要发表在能源材料顶级期刊上,例如:《Advanced Functional Materials》、《Nano Energy》、《ACS Applied Materials & Interface》、《Carbon》、《Electrichemica Acta》、《Chemical Engineering Journal》等。


  论文链接:

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519300539?dgcid=coauthor#f0025


编辑:杨棋凌  / 审核:罗莎  / 发布者:陈伟