High‐Yield and Low‐Cost Solar Water Purification via Hydrogel‐Based Membrane Distillation

膜蒸馏 材料科学 化学工程 太阳能 海水淡化 产量(工程) 蒸馏 饮用水净化 纳米技术 环境科学 工艺工程 环境工程 色谱法 化学 复合材料 工程类 生物 生物化学 生态学
作者
Hengyi Lu,Wen Shi,Fei Zhao,Wenjing Zhang,Peixin Zhang,Chenyang Zhao,Guihua Yu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:31 (19) 被引量:162
标识
DOI:10.1002/adfm.202101036
摘要

Abstract As an eco‐friendly means, solar water purification has attracted substantial research interest regarding material design, system engineering, and energy management. However, the low water yield and relatively high cost essentially restrict its practical potential. Here, a hydrogel‐based ultrathin membrane (HUM) is developed to synergistically coordinate facilitated vapor transfer and environmental energy harvesting for solar‐driven membrane distillation. The evaporation front is directly exposed to an airflow, which fundamentally eliminates the temperature polarization induced energy consumption. As such, the humidity of the output flow is significantly increased, and thus the vapor collection ratio rises to over 80% to achieve a high water yield of 2.4 kg m –2 h –1 under one sun without any energy recycling and cooling accessories. The HUM with a raw material cost of $0.36 m –2 offers a competitive potential cost of freshwater production of about $0.3–1.0 m –3 . This work demonstrates a promising membrane distillation strategy based on sustainable energy toward both decentralized water purification and large‐scale water treatment.
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