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蘇州大學方劍教授團隊 AFM:可調(diào)水流的織物基水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)
2024-04-18  來源:高分子科技

  能源資源的枯竭對人類健康和社會發(fā)展構(gòu)成重大威脅,傳統(tǒng)能源和淡水資源正面臨巨大的消耗。通過清潔和綠色方法生成電力和淡水資源是一個很有前景的可行解決方法。水伏發(fā)電具有工藝便捷、輸出高效、水源廣泛等特點,具有普遍的適用性。光熱界面蒸發(fā)技術(shù)因其能夠局域化地將清潔太陽能轉(zhuǎn)化為熱能而成為一種有前景的淡水制備方法。在光熱界面海水淡化中耦合發(fā)電系統(tǒng)形成太陽能蒸汽水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)(SSEG)是新興的一種清潔供應(yīng)淡水和電力的方法。



  近日,蘇州大學方劍教授、孫哲博士團隊使用紡織材料為基材,通過加捻和編織技術(shù)開發(fā)了一種可調(diào)節(jié)水流的速度、高度、含量的立體編織物來設(shè)計新型SSEG系統(tǒng),同時實現(xiàn)了可持續(xù)的水伏發(fā)電和淡水收集,發(fā)電和蒸發(fā)兩功能在相互優(yōu)化且協(xié)同促進(圖1)。作者采用加捻和編織技術(shù)制造了CB/PPy負載天絲骨架(CPF)構(gòu)建SSEG系統(tǒng)(圖2)。纖維加捻可控制纖維間毛細通道的孔隙大小而改變水流速度;編織可使纖維具有不同的纖維密度和分布而改變水流含量/高度;纖維基質(zhì)內(nèi)連續(xù)、快速、平穩(wěn)的鹽水循環(huán)促進質(zhì)子、離子遷移,防止鹽堵塞。發(fā)電和蒸發(fā)雙功能在同一尺度下優(yōu)化且相互協(xié)同促進。在3.5wt%鹽水中和1個標準太陽輻射下,新型SSEG可實現(xiàn)2.38 kg·m-2·h-1的蒸發(fā)速率以及0.73 V、0.6 μA的輸出電壓和電流。相關(guān)研究成果以Fibrous solar evaporator with tunable water flow for efficient, self-operating, and sustainable hydroelectricity generation為題,近期發(fā)表在Advanced Functional Materials上,蘇州大學紡織與服裝工程學院博士生葛燦許多為論文第一作者,蘇州大學方劍教授和孫哲博士為該論文的共同通訊作者,相關(guān)研究工作受到武漢紡織大學國家重點實驗室劉可帥教授團隊支持。 


圖1 SSEG工作原理和CPF纖維蒸發(fā)器陣列示意圖

2. CPF纖維蒸發(fā)器的加工方法及制造和特性。


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202403608


團隊介紹


方劍,蘇州大學紡織與服裝工程學院特聘教授,博士生導師。長期從事功能性纖維材料、柔性可穿戴智能紡織品、和高性能紡織品研究。入選第十五批“海外高層次人才計劃”青年項目,2019年入選姑蘇創(chuàng)新領(lǐng)軍人才計劃,2020年入選江蘇省 雙創(chuàng)人才,F(xiàn)任中國紡織工業(yè)聯(lián)合會紡織行業(yè)智能紡織服裝柔性器件重點實驗室主任,中國紡織工程學會青年工作委員會委員,中國工程院院刊《Engineering》青年通訊專家,《Advanced Fiber Materials》和《eScience》青年編委。迄今已在Energy & Environmental Science, Advanced Materials, Nature Communications, Nano Energy, Applied Catalysis B: Environmental等國內(nèi)外學術(shù)期刊發(fā)表文章90余篇。



孫哲,碩士生導師,江蘇省卓越博士后人才計劃項目獲得者,202106月于四川大學輕工科學與工程學院獲工學博士學位,同年加入蘇州大學紡織與服裝工程學院;目前已發(fā)表學術(shù)論文20余篇,SCI收錄10余篇,授權(quán)發(fā)明專利7項;主持江蘇省高校自然科學基金面上項目1項、省部級開放課題2項、企業(yè)橫向項目2項以及校級、省部級教改項目各1項。擔任SCI期刊PolymersIF5.0)特刊客座編輯、《印染》雜志青年編委。

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(責任編輯:xu)
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