海绵基碳质水凝胶

高效光热界面蒸发

以三聚氰胺泡沫和炭黑为骨架、海藻酸钠交联的多孔水凝胶，用作界面光热蒸发材料，实现高效太阳能驱动水蒸发与大气水收集。

Xiangting, Hou · Fangyuan, Dong · 王会 · Wenchao, Yu · 卞兆勇

ACS Applied Materials & Interfaces 2024

具体参数

纯水蒸发速率

{'zh': '1.90', 'en': '1.90'} kg·m⁻²·h⁻¹

光热转换效率

{'zh': '85.0', 'en': '85.0'} %

产水量

{'zh': '2.84', 'en': '2.84'} kg·m⁻²·d⁻¹

装置成本

{'zh': '12', 'en': '12'} $

技术优势

高效光热蒸发

多级孔道结构和水分传输通道使光热转换效率达 85.0%，纯水中蒸发速率达 1.90 kg·m⁻²·h⁻¹。

可持续运行不积盐

A4 构型装置中的多级孔结构为材料抗盐和液态吸湿剂再生提供了结构基础，保证夜间吸附、白天产水的连续循环。

装置成本极低

整套大气水收集装置成本仅 $12，便于在内陆干旱地区和缺电的偏远分散区域推广。

产水水质达标

经过 5 次循环测试后，收集的水质符合 WHO/GB 5749-2022 饮用水标准。

应用场景

• 太阳能水蒸发：作为光热蒸发层，将太阳能高效转化为水蒸发所需热能，提升蒸发速率。
• 离网淡水获取：无需外部电源即可从空气中收集淡水，适用于缺电的偏远或分散地区。
• 干旱区集水：在内陆干旱地区夜间吸附湿气、白天产水，缓解淡水短缺。
• 界面蒸发器件：作为界面蒸发器件核心，利用多级孔道实现抗盐和吸湿剂再生，保持连续运行。