石墨烯薄膜的微结构调控及其界面光蒸汽转化的性能研究
发布时间：2020-05-21 10:18
【摘要】：面对水资源危机的挑战,人们力求寻找一种高效低廉的海水淡化技术。太阳能海水淡化将太阳能作为淡化过程的能量源,经过受热蒸发的蒸馏过程和遇冷冷凝的收集过程达到海水淡化的目的。太阳能取之不尽用之不竭,因而太阳能海水淡化过程具有零污染的优点,发展潜力巨大。但是传统太阳能蒸馏器的加热方式均为体加热,大部分能量在升温过程中以其他方式辐射,导致光热转换效率较低。近年的研究表明界面加热过程可以有效的改善这个问题。通过选取特殊吸光材料和新颖的微结构设计,制备出高吸光率的光吸收体。采用限域界面加热的方式,脱盐效率可大幅提升。针对高效界面光蒸汽转化吸收体材料,本论文主要研究内容如下:1、以多孔的亲水性聚偏氟乙烯薄膜为基底,通过真空抽滤法制备了 GO太阳能吸收体并通过水合肼蒸汽还原得到还原GO(Reduced GO,rGO)。对rGO膜进行形貌、结构、吸光性能等表征,结果表明rGO膜表面孔径从1 μm减小至220 nm的变化过程中,蒸发速率随孔径的减小先由0.63 kg/m2·h-1增大到0.87 kg/m2·h-1,后降低到0.76kg/m2·h-1。这一结果表明了 rGO光热膜微孔结构对蒸发速率有重要影响。2、受水在植物中运输过程的启发,以rGO膜为光热吸收体,改进了传统的光热转换装置。在1个太阳光照下测得纯水、传统模型、改进模型的蒸发速率分别是0.55 kg/m2·h-1、0.84 kg/m2·h-1和1.26 kg/m2·h-1,改进后装置的蒸发速率有了大幅提高。进一步地,改进模型的光热效率从48%升至74%,研究表明改进模型后热量在传递过程中的损耗降低,从而大幅提高了光热膜的光热转换效率。3、通过水热法合成rGO@Ag复合材料,制备了 rGO@Ag复合吸收体。并对复合吸收体进行形貌、结构、吸光性能和脱盐性能进行表征,结果显示rGo@Ag复合膜在400 nm左右出现局域等离激元效应,其对光的吸收增强,200-2500nm波长范围内复合膜的平均吸光度为0.622。在1个太阳光照下实验2 h,rGO@Ag复合膜显示的蒸发速率为1.31 kg/m2·h-1,光热转换效率为77.7%。以宁夏大学金波湖水为研究对象,对比中国生活用水卫生标准,元素分析结果表明通过rGO@Ag光热膜脱盐后的净水水质达到了中国饮用水中离子的指标。
【图文】：
第一章绪论逡逑输入，效率明显提尚。逡逑如图１－１所示，针对传统太阳能海水淡化蒸发温度、蒸发效率低的缺点，Ｒａｉ和Ｔｉｗａｒｉ将平逡逑板式太阳能集热器和盘式太阳能海水淡化装置连接在一起，太阳能集热板为蒸发系统提供了大量逡逑的热量，并通过换热器使得海水的温度升高［３＼从而提高蒸发效果。Ｍｏｈａｍａｄ等人把蒸发和冷逡逑凝两个过程分开来改善装置的性能，减少传统盘式蒸馏装置中自然对流造成的能量损失［３２］。逡逑太阳能范热校逡逑Ｉ”邋ｍｍ逦＼＿逡逑ＭＥＴ逡逑ｍ￣ｍ￣ｕｒ邋＾逦＇逦收铒器逡逑ｍｍ邋ｍ邋￣？—■换热器逡逑逦＾逦逡逑图〗－ｉ带有平板集热器辅助加热的盘式太阳能蒸馏器Ｍ逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｄｉｓｃ邋ｓｏｌａｒ邋ｄｉｓｔｉｌｌｅｒ邋ｗｉｔｈ邋ｆｌａｔ邋ｐｌａｔｅ邋ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ邋ａｓｓｉｓｔｅｄ邋ｈｅａｔｉｎｇ逡逑图１－２所示蒸汽产生后首先在玻璃盖板上冷凝一小部分，剩余蒸汽被吹风机吹进冷凝器中进逡逑行冷凝。这种模型大大降低了装置内部的气压，从而加速了水的蒸发。为了减少电力的损耗，扩逡逑大装置的应用范围［３３］。逡逑太阳辐射逡逑＿吹风机逡逑玻璃表＾兹汽—逡逑１１邋Ｌ邋冷凝水出邋ｐ逡逑１５？冷~|逡逑冷却卷邋—逡逑冷凝水出口邋１１逡逑ｍｍ逡逑图１－２有主动外凝结器的盘式式太阳能蒸馏器：３Ｍ！］逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｄｉｓｃ邋ｔｙｐｅ邋ｓｏｌａｒ邋ｄｉｓｔｉｌｌｅｒ邋ｗｉｔｈ邋ａｃｔｉｖｅ邋ｅｘｔｅｒｎａｌ邋ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ逡逑进一步地，为了摆脱电功率的消耗、避免蒸汽中储存能量的浪费Ｓｉｎｎｏｋｒｏｔ等人又提出如图逡逑１－３所示的外加冷凝器装置。装置中将蒸发区和冷凝区隔离分开
１．２．２被动式太阳能海水淡化逡逑盘式太阳能蒸馏器是最早广泛应用的蒸馏装置，现在对它的研宄较多，技术也比较成熟和完逡逑整。如图１－４是比较经典的盘式蒸馏器。蒸馏器的底部一般是黑色材质用于吸收太阳光进行光热逡逑转换，对蒸馏器内少量的咸水进行加热蒸发。整个蒸馏装置是一个密闭的空间，，咸水受热蒸发变逡逑成水汽在蒸馏器内运动，遇到顶部温度较低的玻璃盖板（阳光经由顶部盖板时小部分被反射回空逡逑气；大部分透射浸入蒸馏器内部，加热咸水，所以盖板的温度较低）时冷凝成水滴，凝聚成股，逡逑经蒸馏出水槽流出、收集［３９，４（）］。逡逑太阳辐射逡逑玻璃逡逑海Ｌ逦逦黑色表面逡逑蒸馏出水梧逦逦逦邋逦—逡逑—绝缘层逡逑图１－４盘式太阳能蒸馏器逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｄｉｓｃ邋ｓｏｌａｒ邋ｄｉｓｔｉｌｌｅｒ逡逑Ｍｕｍｇａｖｅｌ和Ｓｒｉｔｈａｒ在单斜面盘式太阳能蒸馈器的基础上提出了双斜面盘式太阳能蒸a髌麇义希ㄈ缤迹保担Ｏ啾戎滤泵嬲袅笃骶哂懈蟮睦淠婊蛻乒饷婊⒎⑾衷谡袅笃鞯撞克义嫌械墓苄静牧现星澈诿抻涤凶畲蟮牡ノ幻婊俊ｅ义希常义
本文编号：2674125
【图文】：
第一章绪论逡逑输入，效率明显提尚。逡逑如图１－１所示，针对传统太阳能海水淡化蒸发温度、蒸发效率低的缺点，Ｒａｉ和Ｔｉｗａｒｉ将平逡逑板式太阳能集热器和盘式太阳能海水淡化装置连接在一起，太阳能集热板为蒸发系统提供了大量逡逑的热量，并通过换热器使得海水的温度升高［３＼从而提高蒸发效果。Ｍｏｈａｍａｄ等人把蒸发和冷逡逑凝两个过程分开来改善装置的性能，减少传统盘式蒸馏装置中自然对流造成的能量损失［３２］。逡逑太阳能范热校逡逑Ｉ”邋ｍｍ逦＼＿逡逑ＭＥＴ逡逑ｍ￣ｍ￣ｕｒ邋＾逦＇逦收铒器逡逑ｍｍ邋ｍ邋￣？—■换热器逡逑逦＾逦逡逑图〗－ｉ带有平板集热器辅助加热的盘式太阳能蒸馏器Ｍ逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｄｉｓｃ邋ｓｏｌａｒ邋ｄｉｓｔｉｌｌｅｒ邋ｗｉｔｈ邋ｆｌａｔ邋ｐｌａｔｅ邋ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ邋ａｓｓｉｓｔｅｄ邋ｈｅａｔｉｎｇ逡逑图１－２所示蒸汽产生后首先在玻璃盖板上冷凝一小部分，剩余蒸汽被吹风机吹进冷凝器中进逡逑行冷凝。这种模型大大降低了装置内部的气压，从而加速了水的蒸发。为了减少电力的损耗，扩逡逑大装置的应用范围［３３］。逡逑太阳辐射逡逑＿吹风机逡逑玻璃表＾兹汽—逡逑１１邋Ｌ邋冷凝水出邋ｐ逡逑１５？冷~|逡逑冷却卷邋—逡逑冷凝水出口邋１１逡逑ｍｍ逡逑图１－２有主动外凝结器的盘式式太阳能蒸馏器：３Ｍ！］逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｄｉｓｃ邋ｔｙｐｅ邋ｓｏｌａｒ邋ｄｉｓｔｉｌｌｅｒ邋ｗｉｔｈ邋ａｃｔｉｖｅ邋ｅｘｔｅｒｎａｌ邋ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ逡逑进一步地，为了摆脱电功率的消耗、避免蒸汽中储存能量的浪费Ｓｉｎｎｏｋｒｏｔ等人又提出如图逡逑１－３所示的外加冷凝器装置。装置中将蒸发区和冷凝区隔离分开
１．２．２被动式太阳能海水淡化逡逑盘式太阳能蒸馏器是最早广泛应用的蒸馏装置，现在对它的研宄较多，技术也比较成熟和完逡逑整。如图１－４是比较经典的盘式蒸馏器。蒸馏器的底部一般是黑色材质用于吸收太阳光进行光热逡逑转换，对蒸馏器内少量的咸水进行加热蒸发。整个蒸馏装置是一个密闭的空间，，咸水受热蒸发变逡逑成水汽在蒸馏器内运动，遇到顶部温度较低的玻璃盖板（阳光经由顶部盖板时小部分被反射回空逡逑气；大部分透射浸入蒸馏器内部，加热咸水，所以盖板的温度较低）时冷凝成水滴，凝聚成股，逡逑经蒸馏出水槽流出、收集［３９，４（）］。逡逑太阳辐射逡逑玻璃逡逑海Ｌ逦逦黑色表面逡逑蒸馏出水梧逦逦逦邋逦—逡逑—绝缘层逡逑图１－４盘式太阳能蒸馏器逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｄｉｓｃ邋ｓｏｌａｒ邋ｄｉｓｔｉｌｌｅｒ逡逑Ｍｕｍｇａｖｅｌ和Ｓｒｉｔｈａｒ在单斜面盘式太阳能蒸馈器的基础上提出了双斜面盘式太阳能蒸a髌麇义希ㄈ缤迹保担Ｏ啾戎滤泵嬲袅笃骶哂懈蟮睦淠婊蛻乒饷婊⒎⑾衷谡袅笃鞯撞克义嫌械墓苄静牧现星澈诿抻涤凶畲蟮牡ノ幻婊俊ｅ义希常义
本文编号：2674125
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/2674125.html
