Extreme salt-resisting multistage solar distillation with thermohaline convection

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作者
Jintong Gao,Lenan Zhang,Jinfang You,Zhanyu Ye,Yang Zhong,R.Z. Wang,Evelyn N. Wang,Zhenyuan Xu
出处
期刊:Joule [Elsevier BV]
卷期号:7 (10): 2274-2290 被引量:59
标识
DOI:10.1016/j.joule.2023.08.012
摘要

Recent advances in multistage solar distillation are promising for the sustainable supply of freshwater. However, significant performance degradation due to salt accumulation has posed a challenge for both long-term reliability of solar desalination and efficient treatment of hypersaline discharge. Here, inspired by a natural phenomenon, thermohaline convection, we demonstrate a solar-powered multistage membrane distillation with extreme salt-resisting performance. Using a confined saline layer as an evaporator, we initiate strong thermohaline convection to mitigate salt accumulation and enhance heat transfer. With a ten-stage device, we achieve record-high solar-to-water efficiencies of 322%–121% in the salinity range of 0–20 wt % under one-sun illumination. More importantly, we demonstrate an extreme resistance to salt accumulation with 180-h continuous desalination of 20 wt % concentrated seawater. With high freshwater production and extreme salt endurance, our device significantly reduces the water production cost, paving a pathway toward the practical adoption of passive solar desalination for sustainable water economy.
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