Solar-driven salt-free deposition evaporation for simultaneous desalination and electricity generation based on tip-effect and siphon-effect

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作者
Xue Wan,Zongbin Zhao,Guanyu Zhao,Honghui Bi,Huijun Zhu,Xuzhen Wang,Jieshan Qiu
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier]
卷期号:98: 364-373 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2024.06.044
摘要

Solar-driven desalination is a promising way to alleviate the freshwater shortage, while is facing challenges posed by low evaporation rates and severe salt accumulation. Herein, a high-performance two-dimensional (2D) solar absorber with Co3O4 nanoneedle arrays (Co3O4-NN) grown on the surface of reduced graphene oxide-coated pyrolyzed silk cloth (Co3O4-NN/rGO/PSC) was prepared, and a salt-free evaporator system was assembled based on the composite material and siphonage-the flowing water delivery. It is revealed that the evaporation enthalpy of water can be reduced over the 2D solar absorber grown with Co3O4-NN, enabling an evaporation rate of up to 2.35 kg m−2 h−1 in DI water under one solar irradiation. The desalination process can be carried out continuously even with salt concentration up to 20 wt%, due to the timely removal of concentrated brine from the interface with the assistance of directed flowing water. Moreover, the 2D structure and the flowing water also provide an opportunity to convert waste solar heat into electricity in the evaporator based on the seebeck effect, ensuring simultaneous freshwater production and power generation. It is believed that this work provides insights into designing hybrid systems with high evaporation rate, salt resistance and electricity generation.
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