“海绵”吕坚院士团队制备可调孔结构的高度互联海绵，可用于太阳能海水淡化和绿氢制备

今天，很高兴为大家分享来自DeepTech深科技的吕坚院士团队制备可调孔结构的高度互联海绵，可用于太阳能海水淡化和绿氢制备，如果您对吕坚院士团队制备可调孔结构的高度互联海绵，可用于太阳能海水淡化和绿氢制备感兴趣，请往下看。

来源：DeepTech深科技

随着人口和经济活动的增长，人们对水资源需求的增加和水污染的加剧，进一步推动了全球范围内的水资源短缺。

数据显示，“世界范围内约有三分之二的人口，每年至少有一个月面临严重的水资源短缺；超过 20 亿人生活在供水不足的国家；到 2025 年，世界上一半的人口都将生活在缺水地区[1]。”

除了发现新的蓄水层，海水淡化也能在解决水资源短缺的问题中发挥重要作用。

目前，已经有多种技术能够实现海水淡化，比如多级闪蒸、多效蒸馏和反渗透等。但上述技术均需要较高的成本投入，不利于在偏远地区使用，而这些地区却通常会受到淡水短缺的严重影响。

界面太阳能水蒸发技术，也是海水淡化方法的其中一种，其主要使用光热材料，将太阳能转化为热能，再用来蒸煮废水和海水等非饮用水。但该技术在实施的过程中，也会受到制备策略复杂、蒸发性能不足和机械耐久性差等多方面的限制。

因此，制备一种具有太阳能-热能转换效率优良、互联性高、机械耐久性强等优势的低成本材料，对于太阳能水蒸发技术来说至关重要。

此外，要想改进界面太阳能水蒸发系统的性能，还需要进一步研究水输运和蒸汽生成对材料互联性的依赖。

近期，香港城市大学团队开发了一种简单且经济有效的方法，并制备出了一种用于太阳能水处理的高度互联多孔海绵。

“这种海绵能够通过蒸汽的方法，有效地将水蒸发出来，把盐留在整体的结构中，实现水和盐的直接分离。将这些水蒸气收集起来，就变成了我们可以饮用的淡水。”法国国家技术科学院院士，香港工程科学院院士，香港城市大学机械工程学讲座教授吕坚表示。

该团队通过材料优化和计算机辅助设计，大大提高了该海绵的吸水效率。比如，其在海绵中设计了一些特殊的多孔结构，使海绵可以更好地吸附各种溶液，尤其是水溶液。

为了对该海绵进行验证，他们采用炭黑和聚氨酯基质作为光热材料和多孔基质，合成了高度互联多孔海绵蒸发器。

该蒸发器在含水量、输水速度、孔隙率、导热性和力学强度等方面均具备很高的可调性。比如，通过调节孔隙率，实现了供水量和热损失的平衡，能够获得高达 95% 的太阳能利用效率。

香港城市大学博士后毛正义为该论文的第一作者，吕坚教授担任论文的通讯作者。

“我们主要是基于‘双碳’目标和全球大环境的背景，开展了一系列与低碳相关的研究，希望能够找到更有效的方法来制造淡水、氢气等。而这项研究只是其中的一部分。”吕坚表示。

该研究开始于两年多以前，该团队在过程中面临的最大挑战是将蒸发器进一步做大。

“因为即使是单人用的水置换结构，也应该在 20cm×20cm 以上。现在我们已经可以做到 20cm×20cm，下一步希望能够做 50cm×50cm 甚至 1m×1m 的大结构。”吕坚表示：“如果能够实现 100m2 以上的展示结构，我相信世界上包括沙特阿拉伯在内的许多发展海水淡化的国家和地区，都会对我们这个技术感兴趣。

参考资料：

1. https://www.unicef.org/wash/water-scarcity

2.Z., Mao, Y., Chen, G., Li. et al. Highly interconnected sponge with optimized water absorption and thermal conductivity for efficient solar desalination. Separation And Purification Technology 314,123502 （2023）https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.123502

运营/排版：何晨龙

好了，关于吕坚院士团队制备可调孔结构的高度互联海绵，可用于太阳能海水淡化和绿氢制备就讲到这。