Rational Design of a High Performance and Robust Solar Evaporator via 3D‐Printing Technology

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作者
Sourav Chaule,Jongha Hwang,Seong‐Ji Ha,Ji-Hun Kang,Jong‐Chul Yoon,Ji‐Hyun Jang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:33 (38): e2102649-e2102649 被引量:131
标识
DOI:10.1002/adma.202102649
摘要

Utilizing the broad-band solar spectrum for sea water desalination is a promising method that can provide fresh water without sophisticated infrastructures. However, the solar-to-vapour efficiency has been limited due to the lack of a proper design for the evaporator to deal with either a large amount of heat loss or salt accumulation. Here, these issues are addressed via two cost-effective approaches: I) a rational design of a concave shaped supporter by 3D-printing that can promote the light harvesting capacity via multiple reflections on the surface; II) the use of a double layered photoabsorber composed of a hydrophilic bottom layer of a polydopamine (PDA) coated glass fiber (GF/C) and a hydrophobic upper layer of a carbonized poly(vinyl alcohol)/polyvinylpyrrolidone (PVA/PVP) hydrogel on the supporter, which provides competitive benefit for preventing deposition of salt while quickly pumping the water. The 3D-printed solar evaporator can efficiently utilize solar energy (99%) with an evaporation rate of 1.60 kg m-2 h-1 and efficiency of 89% under 1 sun irradiation. The underlying reason for the high efficiency obtained is supported by the heat transfer mechanism. The 3D-printed solar evaporator could provide cheap drinking water in remote areas, while maintaining stable performance for a long term.
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