高性能聚吡咯-聚酯滤棉光热材料的界面太阳能蒸发技术及其在海水淡化中的应用研究

本文推荐一种基于聚吡咯-聚酯滤棉（PPy-PFC）的界面太阳能蒸发技术（ISET），通过简单浸渍法构建的光热材料（PTM）可降低水蒸发焓，实现2.44 kg m?2 h?1的高蒸发率（ER）。其垂直供水通道设计（PFB）赋予卓越抗盐性（20 wt%盐水下ER达1.95 kg m?2 h?1），并通过单向盐水流道实现零液体排放（ZLD），为可持续海水淡化提供新策略。

　　

Highlight

本研究开发了一种通过简单溶液浸渍法制备的聚吡咯-聚酯滤棉（PPy-PFC）光热材料（PTM）。如图1a所示，PPy-PFC通过聚吡咯（PPy）在聚酯滤棉（PFC）表面的涂层构建。聚酯纤维束（PFB）具有垂直供水通道，可作为“水泵”驱动水流。当多个PFB协同供水时，PPy-PFC能在20 wt%盐水中稳定蒸发（ER：1.95 kg m^?2 h^?1）；而单PFB中心布局则形成单向盐水流道，实现半径1.5 cm的结晶区与零液体排放（ZLD）。

Characterization of PFC and PPy-PFC

通过扫描电镜（SEM）对比PFC与PPy-PFC的微观结构（图1c-h）。原始PFC由无序纤维堆叠形成多孔结构，纤维直径约10 μm（图1e）；而PPy-PFC表面覆盖PPy颗粒（图1f-h），显著提升光吸收性能。

Conclusions

PPy-PFC通过降低蒸发焓实现2.44 kg m^?2 h^?1的高ER，其多PFB供水设计可抵抗高盐度，单PFB布局则实现ZLD。该研究为兼具高效蒸发、抗盐性与结晶收集的太阳能蒸发器设计提供了创新方案。