Page 16 - 《精细化工》2022年第10期

·1950· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

了一种新型的协同耦合太阳能蒸汽和太阳能发电装 的水净化过程和海水淡化提供了借鉴思路。
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置，在 1 kW/m 光照条件下，涂有 4OCSPC 的热电 值得注意的是，传统的太阳能驱动界面蒸发发
器件最大输出电压为 204 mV，产生的电能以 104 电大部分是以去离子水和海水作为媒介来测定装置
r/min 驱动一个小风扇。ZHU 等 [47] 合成了一种 3D 有 的发电性能。JI 等 [48] 利用碳纳米球/TiO 2 纳米线设计
机泡沫海绵（PCC），利用 PCC 的高弹性和良好的 出一种自供电式蒸发发电装置，该装置在甲醇、丙
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形状适应性使其覆盖在热电模块上，在 1 kW/m 太 酮和乙醇等媒介中也表现出较好的发电潜力。在以
阳光照射下，流动水温为 10 ℃时，输出电压最高 水为媒介时可产生 1.6 V 的流量感应电压（FIV），
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可达 106 mV，在 5 kW/m 太阳光照射下，所产生的 而以甲醇为媒介时，FIV 则高达 2.0 V。将该装置进
电能可为电子计算器供电，根据实际要求，可以将 行串联或并联连接，可获得更高的 FIV 值；此外，
两个或多个单元串联连接，这表明大规模集成应用 由装置产生的电能可以同时为两个商用电容器充电
是可行的，提高了太阳能的整体综合利用率。更令 和向计算器和发光二极管供电。
人振奋的是，LIU 等 [39] 构建一个 3D 不对称蒸发器 目前，太阳能界面蒸发技术的产业化应用还在
用于高效的太阳能水电联产，一个尺寸为 1 cm×4 探索阶段，已有研究人员将 SIE 与页岩油气开采进
cm 的小芯片可以在模拟海水中产生高达 5 μA 的短 行了融合设计，拟利用 SIE 技术处理页岩油气开采
路电流，输出功率为 0.60 μW。此外，几个蒸发单 过程中的废水，以实现生产过程零液体排放 [49] 。根
元串联或并联的简单连接可以达到同时为一个商业 据现有的 SIE 协同发电的测试数据（表 1），蒸发器
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计算器供电，电解亚甲基蓝溶液以及点亮发光二极 的发电功率密度主要集中在 0.015~66 W/m 范围内，
管的效果，这很好地验证了太阳能水蒸发协同发电 输出电压在 83~580 mV 内波动，输出电流则在
在集成设备中的概念。 0.02~16.4 mA 内变化。SIE 协同发电的最大电压通
LI 等 [38] 首次将界面蒸发与水波检测相结合，将单 常在纯水或低盐浓度的水中实现，但输出电流大多
片蒸汽发生器与自驱动 TENG 进行合理集成，实现了 在微安范围内，由于系统内阻大，导致输出功率密
对几种地表水振荡运动的快速响应，这项工作为开发 度很低。对于 SIE 协同发电技术，现有成果的发电
基于生物聚合物的多功能蒸汽发生器以及太阳能驱动 量有限，其产业化的道路仍然漫长。

表 1 不同蒸发器及发电量统计
Table 1 Statistics of different evaporators and power generation
蒸发速率/ 蒸发 光热转换 参考
发电原理与方式 蒸发器名称 2 发电量
[kg/(m ·h)] 效率/% 效率/% 文献
热释电效应 CBAP 1.866 90.8 — 15.377 mW/m 2 [34]
热电效应 Ni 3S 2/Nickel foam 1.29 — 87.2 0.175 W/m 2 [30]
热电效应 Carbonized towel-gourd sponges/paper 1.53 95.9 — 1.7291 mW [50]
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热电效应 Polydimethylsiloxane/Carbon nanotubes/Cellulose 1.35 — 87.4 6.73 W/m (5 sun) [47]
nanocrystals sponge
热电效应 PLA pellets/MXene@MoS 2 composite membrane 1.39 91 — 16.4 mA (1.5 sun) [51]
热电效应 STA-EGaIn/Lignin-CNC aerogel 1.29 94 — 161.13 mV (2 sun) [52]
热电效应 3D porous carbon foam 1.39 — — 0.5 W/m 2 [53]
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热电效应 Porous polymeric monoliths 2.1 — — 66 W/m (4 sun) [21]
热电效应 Polyurethane/Phthalocyanine derivative 1.262 86.6 17.3 221 mV (5 sun) [32]
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热电效应 CN/PVA/Cotton fabric 4.51(4 sun) — — 1.2 W/m (4 sun) [31]
热电效应 Carbon nanotube paper 1.28 83.3 — 100 mV [54]
热电效应 600 ℃ Red mud 2.185 — — 335 μW/cm 2 [55]
热电效应 2,17-Bis(diphenylamino)dibenzo[a,c]naphtho[2,3-h]phenazine- 1.07 73.98 56.23 83 mV [56]
8,13-dione
热电效应 Carbon nanotube foam/Polyvinyl alcohol (PVA) 5.0 — — 0.4 W/m 2 [57]
热电化学效应 Graphene/Carbon cloth — — 83 0.37 V [58]
热电化学效应 Cu-CAT-1 MOF nanorod arrays/Gelatin membrane 2.07 — — 18.2 mW/m 2 [59]
热电化学效应 Carbonized B. mori silk/Cotton 1.25 — 82 0.35 V [60]
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热电化学效应 Thermo-electrochemical cell system 1.1 60 — 2.3×10 mW/m 2 [37]
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热释电效应 Bioinspired composite interfacial film 1.39(1.1 sun) 71.43 — 104 μW/m (1.1 sun) [35]
盐度梯度效应 CNT modified filter paper 1.1 — 75 1 W/m 2 [40]
水伏效应 Carbon black (CB)/(PVA) functional films 1.93 — — 0.58 V [39]
水伏效应 CNTs-based paper 1.15 — — 22 μA [61]