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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、多效閃蒸、多效回熱、強化冷凝、強化對流等多項先進的強化傳熱傳質措施，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出。裝置中海水的蒸發與蒸汽的冷凝潛熱得到了多次重復利用，使系統產水率得到成倍的提高，是傳統盤式太陽能蒸餾器產水率的五倍，平均每平方米太陽能集熱器日產水量12公斤以上，達到國際先進水平。所生產的淡水水質完全達到國家飲用水標準（＜500ppm）。該裝置可以視用戶情況專門設計，而且規模越大效率越高

本裝置是一種利用太陽能、工業和機器余熱高效生產可飲用淡水的先進裝置。具有產水效率高、產水快、可以多能互用、運行溫度低以及自動穩定運行等顯著優勢。能為海上作業船只，島上和鹽堿地區居民，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、多效閃蒸與多效回熱、強化冷凝、強化對流等多項先進的強化傳熱傳質措施，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出。裝置中海水的蒸發與蒸汽的冷凝潛熱得到了多次重復利用，使系統產水率得到成倍的提高，是傳統盤式太陽能蒸餾器產水率的五倍，平均每平方米太陽能集熱器日產水量15公斤以上，達到國際先進水平。所生產的淡水水質完全達到國家飲用水標準（<500ppm）。該裝置可以視用戶情況專門設計，而且規模越大效率越高。每小時產水50—100公斤的系統，電耗僅為75至150瓦左右，大系統電耗更低，因此在缺電地區可利用太陽能發電使用。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、車載和野外作業使用，對原水質量要求低，對海水和苦咸水一樣淡化。系統在運行過程中，采取閉式循環模式，不受外界干擾，因此工作穩定，適宜艦船上。只要有太陽能或發動機余熱的地方即可使用，能在-20～40℃的環境溫度下、在60～90℃的供熱水溫度范圍內正常運行，滿足太陽能集熱器提供熱水的各項技術要求。

自然真空低溫蒸餾海水淡化裝置，其目的在于克服現有的利用太陽能海水淡化裝置，維持蒸發器內真空需要大量電能，供水和蒸發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生真空，在這一真空狀態下海水可以在較低的溫度下蒸發，所需能量比傳統方式少；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，蒸發出來的蒸汽可以利用海水給水在冷凝器中進行冷凝，系統熱效率高；在蒸發器內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的水淡化處理。 其特征在于： 1．海水給水管與蒸發室連接段設置一套管回熱器，它包括有一個環形管和內管，其環形管進水端與蒸發室底部連通，出水端與濃海水排水管連通；其內管一端與海水給水管連通，另一端與蒸發室內的噴淋器連接； 2．蒸發室內海水液面與海水給水箱內海水液面之差在7—9．5米之間； 3．海水給水箱的液面高于濃海水箱內的液面，而且噴淋器與海水給水箱液面的高度差大于蒸發室內液面與濃海水箱內液位的高度差。 噴淋器底部均布噴淋孔，使海水均勻地噴淋在太陽能蒸發盤管上。 冷凝器其冷凝介質可以采用空氣，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、余熱等其他低溫熱源。

本系列產品是在南京工業大學承擔的“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研究與示范工程”（2015BAC08800）的基礎上，開發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，在自主設計的基于雙路對比的動態評價裝置上連續運行2000多小時、千噸/日的LT-MED裝置連續運行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，達到同類技術國際領先水平，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實現高效太陽能海水淡化。該研究發現，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換效率；鋁納米顆粒的局域等離激元光學共振效應使得漂浮在水面的緊密排列的鋁顆粒附近區域產生極高的局部溫度和電磁場增強效應，有利于快速有效的淡水蒸汽產生，多孔結構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，采用簡單可規模化生產的自組裝制備方法，且材料的淡化性能表現出良好的穩定性和耐用性。

成果簡介：本裝置主要采用了激淋式橫管降膜蒸發、多效閃蒸、多效回熱、強化冷凝、強化對流等多項先進的強化傳熱傳質措施，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出。裝置中海水的蒸發與蒸汽的冷凝潛熱得到了多次重復利用，使系統產水率得到成倍的提高，是傳統盤式太陽能蒸餾器產水率的五倍，平均每平方米太陽能集熱器日產水量12公斤以上，達到國際先進水平。所生產的淡水水質完全達到國家飲用水標準（＜500ppm）。該裝置可以視用戶情況專門設計，而且規模越大效率越高。 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，燃料電化學電池的電極、可充電電池電極 等，同濟大學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，進行各項參數的優化 研究。本材料是典型的環保與能源材料，所以有利于保護環境與資源綜合利用。研究成 果應用于海水淡化、新能源器件等領域。

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，孔隙率高達80 %~99.8 %，比表面積可達1000 m2/g，常溫下的熱導率低至0.015 W/m·K，典型的孔徑尺寸在1~100 nm之間。獨特的納米多孔結構使氣凝膠具有許多特殊的物理性能，例如低熱導率、低折射率、低聲阻抗、低介電常數、強吸附性、高催化活性等等。這些優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、催化和儲能等領域具有廣闊的應用前景。 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，有利于保護環境。碳氣凝膠結合了碳材料本身的導電特性與氣凝膠材料多孔的結構特性，可以應用在海水淡化等領域。 目前技術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裝置的連續脫鹽，提高裝置的脫鹽效率。

高校科技成果盡在科轉云

近日，能源領域期刊Energy & Environmental Science（IF=33.250）發表了有關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創新團隊的徐震原副教授和王如竹教授與麻省理工學院Lenan Zhang博士和Evelyn N. Wang教授等合作完成，上海交通大學為第一完成單位。全被動式的太陽能海水淡化是解決海水淡化技術適應性的完美方案，且適用于缺乏基建和偏遠地區，然而其效率一直偏低（約35%）。近年來，太陽能界面蒸發為高效便攜式海水淡化提供了新的思路，成為了能源科學、材料科學和熱科學的交叉領域研究熱點，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”結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性的能量傳遞優化，而非高性能材料，是達到超高效太陽能海水淡化的關鍵。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紀錄地實現了385%的效率和5.78 L m-2 h-1的海水淡化產水率。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被動排鹽，保證長效穩定的被動式工作。該研究所達到效率比2018年12月發表于Nature Sustainability和2019年7月發表于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，成為該領域的效率新記錄。該工作為解決偏遠或離網地區淡水短缺問題提供了實際解決方案，也為界面太陽能蒸發走向實用化和高效化提供了全新思路和理論框架。 該研究工作獲得了國家自然科學基金面上項目（51976123）和創新研究群體項目（51521004）的資助。王如竹教授領銜的ITEWA創新團隊（Innovative Team for Energy, Water & Air）致力于解決能源、水、空氣交叉領域的前沿基礎性科學問題和關鍵技術，旨在通過學科交叉實現材料-器件-系統層面的整體解決方案，推動相關領域取得突破性進展，近兩年來已經在Joule上發表論文3篇，在Advanced Materials，Angewandte Chemie, iScience以及Energy Storage Materials上發表論文各1篇。論文鏈接：Ultrahigh-efficiency desalination via a thermally-localized multistage solar stillMIT News：Simple, solar-powered water desalination