首页 > 行业资讯 > 武大江海峰课题组 CEJ：基于热渗透能量转换技术的低品位热能回收发电及海水淡化

武大江海峰课题组 CEJ：基于热渗透能量转换技术的低品位热能回收发电及海水淡化

时间：2022-10-19 来源：浏览：

武大江海峰课题组 CEJ：基于热渗透能量转换技术的低品位热能回收发电及海水淡化

原创化学与材料科学化学与材料科学

化学与材料科学

微信号 Chem-MSE

功能介绍聚集海内外化学化工、材料科学与工程、生物医学工程领域最新科学前沿动态，与相关机构共同合作，发布实用科研成果，结合政策、资本、商业模式、市场和需求、价值评估等诸要素，构建其科技产业化协同创新平台，服务国家管理机构、科研工作者、企业决策层。

收录于合集

#海水淡化 8 个

#低品位热能 2 个

#动电效应 2 个

#热渗透能量转换 2 个

点击蓝字关注我们

低品位余热指的是品位低、浓度小、能量少的低温热源，生活中有大量未得以充分开发的能源以 100 ℃以下的废热形式存在，因此开发新型高效的低品位热能回收技术来进行海水淡化和发电，不仅可以有效降低化石能源的消耗量和海水淡化的成本，也可以进一步提高能源利用效率和实现节能减排的目标。

本文报道了一种将热渗透能量转换模块与动电模块相结合的新型水电联产装置，能够在进行海水淡化的同时通过动电效应回收电能。在跨膜温差为 50℃ 的条件下，该装置能够实现 18.46 kg m ^-2 h ^-1 的产水速率和功率密度为 1.12 W m ^-2 的额外电能输出。本研究为高效低品位热能利用技术的开发提供新的研究思路，具有一定的科学价值和实用意义。

图1. 耦合系统的工作示意图

图2. (a)-（c） PTFE-0.22, PTFE-0.45 和 PTFE-1.0膜的表面形态。(d) PTFE膜的水接触角结果。(e)和(f)分别是三种疏水膜的孔径分布和表面孔隙率。

图3. (a) TOEC模块的工作示意图。(b) 水蒸气通量J的产生示意图，Qe是水蒸气通量提供的传热，Qm是跨膜的传热。(c)和(d)是不同温差下的产水量和产水率随操作时间的变化趋势图。(e)产水的连续电导率检测。(f) 在TOEC过程前后，Na ⁺ 、K ⁺ 、Ca ²⁺ 和Mg ²⁺ 的浓度差。使用电导率为4.36 S/m的海水作为进料溶液，其中Na ⁺ 、K ⁺ 、Ca ²⁺ 和Mg ²⁺ 的相应浓度分别为786.956 mg L ^-1 ,10160 mg L ^-1 ,407.959 mg L ^-1 和1272.06 mg L ^-1 。

图4. (a) 动电模块以及在微通道中产生的压力流驱动的电势示意图。(b) 温度从10℃上升到50℃时的开路电压变化。(c) 不同温度梯度下耦合装置在稳定状态下的I-V曲线。(d) 不同温差下系统的功率密度。(e) 在温差为50℃的情况下，重复应用和去除由TOEC模块提供的驱动力时，获得的开路电压。(f)串联的两个耦合系统在50℃温差下连续运行情况下的电压变化，插图是一个亮灯的demo。

该工作是课题组近期关于利用热渗透能量转换技术回收利用低品位余热的最新进展之一，在前期研究的基础上（ J. Mater. Chem. A , 2021, 9 , 27709-27717 ）课题组对材料的加工、参数的调节进行了深入的研究，并优化了动电模块的工作模式和多环境温度下的工作效率，将耦合系统在低品位余热驱动下的水电联产效果大幅提升。

作者简介

文章第一作者是武汉大学博士研究生骆麒兆，通讯作者为武汉大学江海峰副教授和武汉工程大学黄璐博士。

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139560

相关进展

华中大龚江研究员和长春应化所唐涛研究员：废弃聚酯可控碳化构筑双层太阳能界面蒸发器用于光热海水淡化

港城大王钻开教授等《Nat. Commun.》：将Ti3C2Tx MXene的固有亲水性转化为超疏水性以实现高效光热海水淡化

化学与材料科学原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：chem@chemshow.cn