10月28日，化材學院林業(yè)工程學科沈哲紅教授研究團隊在能源與環(huán)境領域國際頂尖期刊《Energy & Environmental Science》（中科院1區(qū)Top，IF=32.4）在線發(fā)表題為“Asymmetric Evaporation for Efficient and Simultaneous Extraction of Freshwater, Salt, and Electrical Energy from Seawater”（非對稱蒸發(fā)用于從海水中同時高效提取淡水、鹽和電能）的研究論文。第一作者是該團隊碩士畢業(yè)生吳倚天，通訊作者為浙江農(nóng)林大學青年教師龐亞俊博士和陳浩教授，合作通訊作者為新加坡國立大學Swee Ching Tan教授。浙江農(nóng)林大學化學與材料工程學院為該論文第一單位和通訊作者單位。
在資源短缺的當下，從儲量豐富的海水中提取淡水、鹽和電能等基本資源對于人類的生存和發(fā)展至關重要。太陽能界面蒸發(fā)技術，以其綠色、可持續(xù)的特性，僅需太陽光作為唯一能量來源，便能夠從海水中提取出寶貴的淡水。然而，海水蒸發(fā)淡化過程伴隨著鹽分的析出，難以清除的鹽分會附著在蒸發(fā)器的工作區(qū)，極大降低工作效率和穩(wěn)定性。此外，太陽能界面蒸發(fā)系統(tǒng)中涉及到各種能量的轉換，如何有效捕獲海水蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的能量也是一大挑戰(zhàn)。
在本項研究中，以可再生天然竹纖維為原材料，創(chuàng)制了一種具有獨特非對稱蒸發(fā)特性的太陽能界面蒸發(fā)器，旨在同步解決海水蒸發(fā)淡化中的鹽分積累和能量捕獲問題，為實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的海水資源全方位利用提供新的解決方案。在非對稱蒸發(fā)的驅動下，蒸發(fā)表面會產(chǎn)生水供應/損失比的差異，從而提高特定方向上的鹽濃度梯度。因此，鹽分能夠自動選擇性地在蒸發(fā)器的一側邊緣析出并脫落，有效避免了鹽分對蒸發(fā)器工作區(qū)的附著和污染。此外，利用非對稱蒸發(fā)誘導的水分和離子定向移動特性，結合水凝膠帶電框架的輔助作用，成功將海水蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的能量有效轉化為電能。最終，這一創(chuàng)新設計不僅實現(xiàn)了高效的水蒸發(fā)，還同步完成了鹽分的收集和電能的捕獲，展現(xiàn)了極佳的多功能性和耐久性。
以上研究成果不僅有望為高效開采海水資源提供新的創(chuàng)新理念，還將有力推動生物質基太陽能蒸發(fā)器的設計和技術進步，為解決全球資源短缺問題貢獻力量。本研究得到了國家自然科學基金、浙江省自然科學基金及浙江農(nóng)林大學科研啟動項目等資助。
（化材學院 吳倚天 龐亞俊）
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