3D Hydrogel Evaporator with Vertical Radiant Vessels Breaking the Trade‐Off between Thermal Localization and Salt Resistance for Solar Desalination of High‐Salinity

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作者
Xinghang Liu,Feixiang Chen,Yuankai Li,Hanjin Jiang,Debesh Devadutta Mishra,Yu Fang,Zihe Chen,Chaoquan Hu,Yun Chen,Liangti Qu,Weitao Zheng
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (36): e2203137-e2203137 被引量:285
标识
DOI:10.1002/adma.202203137
摘要

Delivering sufficient water to the evaporation surface/interface is one of the most widely adopted strategies to overcome salt accumulation in solar-driven interfacial desalination. However, water transport and heat conduction loss are positively correlated, resulting in the trade-off between thermal localization and salt resistance. Herein, a 3D hydrogel evaporator with vertical radiant vessels is prepared to surmount the long-standing trade-off, thereby achieving high-rate and stable solar desalination of high-salinity. Experiments and numerical simulations reveal that the unique hierarchical structure, which consists of a large vertical vessel channel, radiant vessels, and porous vessel walls, facilitates strong self-salt-discharge and low longitudinal thermal conductivity. With the structure employed, a groundbreaking comprehensive performance, under one sun illumination, of evaporation rate as high as 3.53 kg m-2 h-1 , salinity of 20 wt%, and a continuous 8 h evaporation is achieved, which thought to be the best reported result from a salt-free system. This work showcases the preparation method of a novel hierarchical microstructure, and also provides pivotal insights into the design of next-generation solar evaporators of high-efficiency and salt tolerance.
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