Novel cellulose-based films with highly efficient photothermal performance for sustainable solar evaporation and solar-thermal power generation

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作者
Yinan Li,Chenglong Fu,Zhaoqiang Wang,Liulian Huang,Lihui Chen,Guangfu Liao,Qinghong Zheng,Yonghao Ni
出处
期刊:Journal of Cleaner Production [Elsevier BV]
卷期号:458: 142416-142416 被引量:41
标识
DOI:10.1016/j.jclepro.2024.142416
摘要

Solar-driven interfacial evaporation has received substantial attention in a variety of applications, including water purification, seawater desalination, and energy production. However, creating a straightforward, adaptable, and scalable method for correctly integrating hybrid solar-thermal systems continues to be a challenging task. Herein, we propose an economical, scalable, and environmentally friendly approach for achieving synergistic coupling of interfacial solar energy conversion for evaporation and low-grade thermal energy conversion to electricity by incorporating zinc oxide (ZnO) nanoparticle-modified MXene (ZNM- MXene) into cellulose nanofiber (CNF) films. The vacuum filtering approach produces CNF@ZNM-MXene composite films with enhanced photothermal conversion efficiency, capillary hydrophilicity, and thermal localization. Because of its rapid water transport capability, excellent sunlight absorption, and efficient solar-thermal conversion under 1 kW m-2 irradiance, the CNF@ZNM-MXene solar evaporator's evaporation rate reaches 1.27 kg m-2 h-1, and the solar-vapor conversion efficiency is as high as 82.15%, outperforming most previously reported solar evaporators. Moreover, when compared to a standalone thermoelectric (TE) module, the output power of the solar thermal conversion system coupled with a CNF@ZNM-MXene composite films and a TE module is boosted by 15.32 times. This work offers a practical and effective method for simultaneously capturing solar energy and desalinating saltwater.
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