金属交换八面沸石对葡萄糖和木糖吸附行为的DFT与GCMC模拟研究

本文创新性地结合扩展表面、芯吸材料与储热技术，通过实验验证四种改进型半球形太阳能蒸馏器配置。最优设计（MCSD-SF3&W3）使日产水量提升至9.64 kg·m?2·day?1（较传统装置提高106.55%），最低产水成本仅0.009美元/升，能量效率与?效率分别达119.36%和5.15%，为可持续海水淡化提供高效低成本解决方案。

　　

亮点

本研究通过创新多效应设计，将扩展表面、吸附材料和储热技术有机结合，显著提升半球形太阳能蒸馏器性能。采用包裹竹棉织物的圆柱形翅片并负载黑色氧化铜纳米颗粒（CuO-NPs），实现淡水产量最大化与成本最小化。

实验装置

本研究旨在通过结合芯吸材料和扩展表面的创新设计提升半球形太阳能蒸馏器性能。该装置采用覆盖圆柱钢翅片的竹棉芯吸材料，并通过CuO-NPs增强传热速率。这种经济高效的设计同时发挥了芯吸材料的毛细作用与翅片的扩展传热面优势，钢质翅片还兼具储热功能。实验测试了四种不同翅片布局（间距3cm/5cm）与芯吸材料组合的配置。

能量与?评估

蒸馏器能量效率（η_Ed）计算公式为：

η_Ed = ∑?_pw × L_fh / ∑It × A_hc × Δt

其中?_pw、L_fh、It和A_hc分别代表产水速率、汽化潜热、太阳辐射强度和蒸馏器面积。汽化潜热通过以下经验公式计算：

L_fh = 2501900 - 2407.06T_bw + 1.192217T_bw² - 0.015863T_bw³

?平衡方程表示为：

∑?x_ind - ∑?x_od = ∑?x_dest

出口?值（?x_od）由以下关系式确定：

?x_od = ?_fwL_h

结果与讨论

为评估四种改进型半球形蒸馏器（MCSD-CF5/CF3/SF5&W5/SF3&W3）的性能，在相同条件下进行对比实验，结果与传统蒸馏器（TCSD）及既往研究进行综合比较。

结论

本研究提出的多效应设计通过扩展表面、吸附材料和储热技术的协同作用，有效提升半球形太阳能蒸馏器性能。采用包裹竹棉织物并负载CuO-NPs的圆柱翅片结构，显著提高淡水产量并降低生产成本。