Hydrogel Fiber Evaporator with Vertical Channels Integrated with Dual Heat Supply/Insulation Model for Continuous Solar Desalination

材料科学 蒸发器 海水淡化 蒸发 图层(电子) 复合材料 纤维 太阳能 多孔性 太阳能淡化 热的 多孔介质 水运 海水 热管 光电子学 捆绑 纳米技术 毛细管作用 传热
作者
Tian Wang,Shuai Gao,Yongli Yu,Zhigang Chen,Lili Wang,Xi Zhang
出处
期刊:Nano-micro Letters [Springer Science+Business Media]
卷期号:18 (1)
标识
DOI:10.1007/s40820-026-02120-z
摘要

Hydrogel-based evaporators offer unique advantages for seawater desalination, yet the high verticalization of water transport channels remains significantly constrained by the random arrangement of polymers. Herein, a versatile and scalable "wet-spinning hydrogel fibers assisted with constrained alignment (HFCA)" strategy is proposed to fabricate hierarchically porous hydrogel fiber evaporator, achieving the perfectly vertical, large-scale spaces between adjacent fibers and small-scale pores within the hydrogel itself. The synergistic role of multiscale pores significantly enhances the siphon effect between fibers and the water transport capacity, while improving thermal localization, light absorption, and salt flux. Moreover, rather than employing the popular "heat isolation model", a dual "heat supply/insulation model" is introduced for the first time in a three-dimensional evaporator, where a novel heating layer providing additional heat to the bulk water, along with an insulation layer minimizing heat loss. Together, these components create a positive net energy balance, transforming the single cold into a combined cold/hot evaporation manner on the side surface. Using this model, the HFCA evaporator exhibits the high evaporation rate (8.09 kg m-2 h-1, 1 KW m-2) among the reported hydrogel-based evaporators and achieves exceptional outdoor evaporation (64.74 kg m-2 for 9 h), accompanied with salt tolerance, anti-oil fouling, and self-cleaning capacities.
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