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香港城市大學呂堅院士團隊 Adv. Sci.:喇叭花狀蒸發器實現高濃真實海水中長久穩定耐鹽
2024-08-31  來源:高分子科技

  太陽能海水淡化是一種有前景的解決方案,能夠緩解水資源短缺問題,因其成本低、環保且具備離網能力。然而,同時實現高效鹽對流和局域熱中仍然具有挑戰性,因為快速的鹽分對流往往會導致顯著的熱量損失。


  本文通過結構設計克服了這一挑戰:i) 通過合理設計喇叭花狀毛細結構,將高溫和高鹽區域分離;ii) 通過在低溫表面上設置低扭曲度的宏觀液體通道,將高鹽區域和體狀水連接起來。宏通道中的鹽度梯度被動觸發對流流動,促進鹽離子從高鹽區快速轉移到體狀水中。同時,宏通道在空間上與高溫區隔離,防止在鹽分對流過程中熱量損失,從而實現高蒸發速率和優越的鹽分排放,即使在高度濃縮的真實海水中也能實現。這項研究為鹽分排放策略提供了新的見解,并推動了可持續海水淡化的實際應用發展。


圖1. 喇叭花狀蒸發器的設計與表征


圖2. 宏觀通道高效鹽對流與局部鹽結晶


圖3. 高濃真實海水24h蒸發表現與真實海鹽結晶表征


圖4. 具有宏觀通道(Left view)和沒有宏觀通道(Right)在真實海水淡化中的鹽結晶行為對比


文獻鏈接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202405639


呂堅院士簡介:

呂堅:法國國家技術科學院(NATF)院士、香港工程科學院院士、香港高等研究院高級研究員、香港城市大學工學院院長、香港城市大學機械工程系講座教授、國家貴金屬材料工程研究中心香港分中心主任、先進結構材料中心主任。曾任法國特魯瓦技術大學機械系統工程系系主任、法國教育部與法國國家科學中心(CNRS)機械系統與并行工程實驗室主任、香港理工大學機械工程系系主任、講座教授、兼任香港理工大學工程學院副院長、香港城市大學副校長(研究及科技)兼研究生院院長。曾2011年被法國國家技術科學院(NATF)選為院士,是該院近300位院士中首位華裔院士。2006年與2017年分別獲法國總統任命獲法國國家榮譽騎士勛章及法國國家榮譽軍團騎士勛章,2018年獲中國工程院光華工程科技獎。已取得72項歐、美、中專利授權,在本領域頂尖雜志Nature(封面文章)、Science、Nature Materials、Nature Chemistry,Nature Water,Science Advances、Nature Communications、Materials Today、Advanced Materials、、PRL、JACS、等專業雜志上發表論文480余篇,引用4萬5千余次(Google Scholar)。個人主頁:

https://www.cityu.edu.hk/mne/people/academic-staff/prof-lu-jian。

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