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?  成果簡介：本裝置主要采用了激淋式橫管降膜蒸發(fā)、多效閃蒸、多效回?zé)帷娀淠娀瘜α鞯榷囗椣冗M的強化傳熱傳質(zhì)措施，并有效地減少了裝置中海水的熱容量，使裝置升溫更迅速，運行五分鐘即有淡水產(chǎn)出。裝置中海水的蒸發(fā)與蒸汽的冷凝潛熱得到了多次重復(fù)利用，使系統(tǒng)產(chǎn)水率得到成倍的提高，是傳統(tǒng)盤式太陽能蒸餾器產(chǎn)水率的五倍，平均每平方米太陽能集熱器日產(chǎn)水量12公斤以上，達到國際先進水平。所生產(chǎn)的淡水水質(zhì)完全達到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)（＜500ppm）。該裝置可以視用戶情況專門設(shè)計，而且規(guī)模越大效率越高

本裝置是一種利用太陽能、工業(yè)和機器余熱高效生產(chǎn)可飲用淡水的先進裝置。具有產(chǎn)水效率高、產(chǎn)水快、可以多能互用、運行溫度低以及自動穩(wěn)定運行等顯著優(yōu)勢。能為海上作業(yè)船只，島上和鹽堿地區(qū)居民，野外鉆探和駐軍等方便地提供飲用淡水。 本裝置主要采用了激淋式橫管降膜蒸發(fā)、多效閃蒸與多效回?zé)帷娀淠娀瘜α鞯榷囗椣冗M的強化傳熱傳質(zhì)措施，并有效地減少了裝置中海水的熱容量，使裝置升溫更迅速，運行五分鐘即有淡水產(chǎn)出。裝置中海水的蒸發(fā)與蒸汽的冷凝潛熱得到了多次重復(fù)利用，使系統(tǒng)產(chǎn)水率得到成倍的提高，是傳統(tǒng)盤式太陽能蒸餾器產(chǎn)水率的五倍，平均每平方米太陽能集熱器日產(chǎn)水量15公斤以上，達到國際先進水平。所生產(chǎn)的淡水水質(zhì)完全達到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)（<500ppm）。該裝置可以視用戶情況專門設(shè)計，而且規(guī)模越大效率越高。每小時產(chǎn)水50—100公斤的系統(tǒng)，電耗僅為75至150瓦左右，大系統(tǒng)電耗更低，因此在缺電地區(qū)可利用太陽能發(fā)電使用。本裝置具有緊湊式小型化、易運輸、維修和操作等特點，適合于艦船、車載和野外作業(yè)使用，對原水質(zhì)量要求低，對海水和苦咸水一樣淡化。系統(tǒng)在運行過程中，采取閉式循環(huán)模式，不受外界干擾，因此工作穩(wěn)定，適宜艦船上。只要有太陽能或發(fā)動機余熱的地方即可使用，能在-20～40℃的環(huán)境溫度下、在60～90℃的供熱水溫度范圍內(nèi)正常運行，滿足太陽能集熱器提供熱水的各項技術(shù)要求。

自然真空低溫蒸餾海水淡化裝置，其目的在于克服現(xiàn)有的利用太陽能海水淡化裝置，維持蒸發(fā)器內(nèi)真空需要大量電能，供水和蒸發(fā)后濃海水排放也需要消耗大量泵功，因而工程造價較高的弊端，本裝置利用海水重力和大氣壓力自然方法產(chǎn)生真空，在這一真空狀態(tài)下海水可以在較低的溫度下蒸發(fā)，所需能量比傳統(tǒng)方式少；淡化后排放的濃海水的熱量通過熱交換器進行回收，用于加熱給水，蒸發(fā)出來的蒸汽可以利用海水給水在冷凝器中進行冷凝，系統(tǒng)熱效率高；在蒸發(fā)器內(nèi)海水液面的低壓條件下，給水和濃海水可自行進入和排出蒸發(fā)器，淡水也可自行進入淡水箱，裝置不必安裝給水泵和排水泵；特別是可使用低位熱能，如余熱、太陽能等，具有較高的綜合能源利用效率，可用于海島、沿海缺水和苦咸水地區(qū)的水淡化處理。 其特征在于： 1．海水給水管與蒸發(fā)室連接段設(shè)置一套管回?zé)崞鳎ㄓ幸粋€環(huán)形管和內(nèi)管，其環(huán)形管進水端與蒸發(fā)室底部連通，出水端與濃海水排水管連通；其內(nèi)管一端與海水給水管連通，另一端與蒸發(fā)室內(nèi)的噴淋器連接； 2．蒸發(fā)室內(nèi)海水液面與海水給水箱內(nèi)海水液面之差在7—9．5米之間； 3．海水給水箱的液面高于濃海水箱內(nèi)的液面，而且噴淋器與海水給水箱液面的高度差大于蒸發(fā)室內(nèi)液面與濃海水箱內(nèi)液位的高度差。 噴淋器底部均布噴淋孔，使海水均勻地噴淋在太陽能蒸發(fā)盤管上。 冷凝器其冷凝介質(zhì)可以采用空氣，也可以采用海水給水箱中的海水進行冷凝。 該裝置可以用于海水淡化，也可以用于苦咸水的淡化，加熱熱源可以是太陽能，也可以是廢熱、余熱等其他低溫?zé)嵩础?

本系列產(chǎn)品是在南京工業(yè)大學(xué)承擔(dān)的“十二五”國家科技支撐計劃項目“3.5萬噸日三倍濃縮多效蒸餾海水淡化技術(shù)研究與示范工程”（2015BAC08800）的基礎(chǔ)上，開發(fā)系列海水淡化專用阻垢劑，主要由螯合劑、功能高分子、非離子表面活性劑等組成，在3倍濃縮海水中能有效地防止水中碳酸鈣、硫酸鈣等垢的析出，在自主設(shè)計的基于雙路對比的動態(tài)評價裝置上連續(xù)運行2000多小時、千噸/日的LT-MED裝置連續(xù)運行6個月驗證藥劑的性能，阻垢效率大于95%，其性能超過國外著名水公司的藥劑，達到同類技術(shù)國際領(lǐng)先水平，具有使用濃度

該項目為國際上首次利用等離激元增強效應(yīng)實現(xiàn)高效太陽能海水淡化。該研究發(fā)現(xiàn)，三維鋁顆粒等離激元黑體材料具有寬太陽光譜超高光吸收效率，大大提高海水淡化過程中光熱轉(zhuǎn)換效率；鋁納米顆粒的局域等離激元光學(xué)共振效應(yīng)使得漂浮在水面的緊密排列的鋁顆粒附近區(qū)域產(chǎn)生極高的局部溫度和電磁場增強效應(yīng)，有利于快速有效的淡水蒸汽產(chǎn)生，多孔結(jié)構(gòu)提供了有效的蒸汽逃離通道；材料制備采用低成本金屬鋁為唯一原材料，采用簡單可規(guī)模化生產(chǎn)的自組裝制備方法，且材料的淡化性能表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和耐用性。

成果簡介：本裝置主要采用了激淋式橫管降膜蒸發(fā)、多效閃蒸、多效回?zé)帷娀淠娀瘜α鞯榷囗椣冗M的強化傳熱傳質(zhì)措施，并有效地減少了裝置中海水的熱容量，使裝置升溫更迅速，運行五分鐘即有淡水產(chǎn)出。裝置中海水的蒸發(fā)與蒸汽的冷凝潛熱得到了多次重復(fù)利用，使系統(tǒng)產(chǎn)水率得到成倍的提高，是傳統(tǒng)盤式太陽能蒸餾器產(chǎn)水率的五倍，平均每平方米太陽能集熱器日產(chǎn)水量12公斤以上，達到國際先進水平。所生產(chǎn)的淡水水質(zhì)完全達到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)（＜500ppm）。該裝置可以視用戶情況專門設(shè)計，而且規(guī)模越大效率越高。 項目來源

碳氣凝膠因在同類氣凝膠材料中具有良好的導(dǎo)電性（5～40s/cm），以及高比表面積 而使其成為一種新型的理想電極材料．目前國外的研究集中在將碳氣凝膠應(yīng)用于超級電 容器（雙電層電容器）電極、氣體擴散電極，燃料電化學(xué)電池的電極、可充電電池電極 等，同濟大學(xué)在這方面的研究工作也已開展了近十年，取得了一定的成果。 研究的目標(biāo)是用碳氣凝膠作電極，試制海水淡化原理型裝置，進行各項參數(shù)的優(yōu)化 研究。本材料是典型的環(huán)保與能源材料，所以有利于保護環(huán)境與資源綜合利用。研究成 果應(yīng)用于海水淡化、新能源器件等領(lǐng)域。

氣凝膠（Aerogel）是一種具有超高孔隙率的三維納米多孔材料，是目前世界上質(zhì)量最輕、保溫隔熱性能最好、孔隙率最高、比表面積最高的固體材料。其密度極低，在3~500 mg/cm3之間可調(diào)，孔隙率高達80 %~99.8 %，比表面積可達1000 m2/g，常溫下的熱導(dǎo)率低至0.015 W/m·K，典型的孔徑尺寸在1~100 nm之間。獨特的納米多孔結(jié)構(gòu)使氣凝膠具有許多特殊的物理性能，例如低熱導(dǎo)率、低折射率、低聲阻抗、低介電常數(shù)、強吸附性、高催化活性等等。這些優(yōu)異的物理性能使氣凝膠在航空航天、保溫隔熱、高效吸附、隔音、催化和儲能等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 氣凝膠比表面積高、孔隙率高、孔洞又與外界相通，性能穩(wěn)定，因此它是很好的吸附材料，可以用來吸附有害氣體和過濾有機物，有利于保護環(huán)境。碳氣凝膠結(jié)合了碳材料本身的導(dǎo)電特性與氣凝膠材料多孔的結(jié)構(gòu)特性，可以應(yīng)用在海水淡化等領(lǐng)域。 目前技術(shù)采用高比表面積的多孔碳氣凝膠制成電極，制成海水淡化原理型裝置。通過正反接電壓實現(xiàn)裝置的連續(xù)脫鹽，提高裝置的脫鹽效率。

高校科技成果盡在科轉(zhuǎn)云

近日，能源領(lǐng)域期刊Energy & Environmental Science（IF=33.250）發(fā)表了有關(guān)超高效太陽能海水淡化研究成果Ultrahigh-efficiency desalination via a thermally-localized multistage solar still，該論文由上海交大制冷與低溫工程研究所ITEWA創(chuàng)新團隊的徐震原副教授和王如竹教授與麻省理工學(xué)院Lenan Zhang博士和Evelyn N. Wang教授等合作完成，上海交通大學(xué)為第一完成單位。全被動式的太陽能海水淡化是解決海水淡化技術(shù)適應(yīng)性的完美方案，且適用于缺乏基建和偏遠地區(qū)，然而其效率一直偏低（約35%）。近年來，太陽能界面蒸發(fā)為高效便攜式海水淡化提供了新的思路，成為了能源科學(xué)、材料科學(xué)和熱科學(xué)的交叉領(lǐng)域研究熱點，但在其效率仍然十分有限（約100%）。本研究提出的“界面局部加熱型多級太陽能蒸餾架構(gòu)”結(jié)合了太陽能界面局部加熱和蒸汽焓回收，突破了前述研究的局限，顯著提升了被動式太陽能海水淡化的效率。 在該論文中研究團隊指出系統(tǒng)性的能量傳遞優(yōu)化，而非高性能材料，是達到超高效太陽能海水淡化的關(guān)鍵。通過采用商用和低成本材料搭建的實驗裝置，研究團隊在一個太陽輻照條件下創(chuàng)紀(jì)錄地實現(xiàn)了385%的效率和5.78 L m-2 h-1的海水淡化產(chǎn)水率。除此之外，該裝置可以通過毛細作用進行被動補水，同時通過鹽分在夜間的反向擴散實現(xiàn)被動排鹽，保證長效穩(wěn)定的被動式工作。該研究所達到效率比2018年12月發(fā)表于Nature Sustainability和2019年7月發(fā)表于Nature Communications的被動式太陽能海水淡化效率記錄分別高出約2.8倍和2倍，成為該領(lǐng)域的效率新記錄。該工作為解決偏遠或離網(wǎng)地區(qū)淡水短缺問題提供了實際解決方案，也為界面太陽能蒸發(fā)走向?qū)嵱没透咝Щ峁┝巳滤悸泛屠碚摽蚣堋?該研究工作獲得了國家自然科學(xué)基金面上項目（51976123）和創(chuàng)新研究群體項目（51521004）的資助。王如竹教授領(lǐng)銜的ITEWA創(chuàng)新團隊（Innovative Team for Energy, Water & Air）致力于解決能源、水、空氣交叉領(lǐng)域的前沿基礎(chǔ)性科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)，旨在通過學(xué)科交叉實現(xiàn)材料-器件-系統(tǒng)層面的整體解決方案，推動相關(guān)領(lǐng)域取得突破性進展，近兩年來已經(jīng)在Joule上發(fā)表論文3篇，在Advanced Materials，Angewandte Chemie, iScience以及Energy Storage Materials上發(fā)表論文各1篇。論文鏈接：Ultrahigh-efficiency desalination via a thermally-localized multistage solar stillMIT News：Simple, solar-powered water desalination