《文章投稿》基于钠磺酸盐电解质骨架的水凝胶太阳能蒸发器，可实现连续高盐度脱盐和能源生成

1. 文章信息

标题：Hydrogel solar evaporator with a sodium sulfonate electrolyte backbone enabling continuous high-salinity desalination and energy generation

中文标题：基于钠磺酸盐电解质骨架的水凝胶太阳能蒸发器，可实现连续高盐度脱盐和能源生成

页码：111182

DOI：10.1016/j.nanoen.2025.111182

2. 文章链接

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.111182

3. 期刊信息

期刊名：Nano Energy

ISSN：2211-2855

2025年影响因子：16.8

分区信息： JCR分区：Q1

涉及研究方向：材料科学综合/物理化学

4. 作者信息：第一作者是荆鑫瑜。通讯作者为刘雄。

5.文章所用产品：CEL-S500氙灯光源；

文章简介

太阳能驱动的海水淡化被认为是一种具有前途的淡水获取技术，该技术具有低碳和高能量输入的优势。然而，海水中盐分的积累限制了太阳能蒸发器的长期应用。受唐南效应的启发，刘雄团队设计了一系列聚阴离子水凝胶蒸发器用于保证在高浓度盐水中的蒸发效率，同时借助于Ti3C2TX优异的光热转换能力该装置还可以还进行热电发电。用壳聚糖（CS）作为网络结构，与含有可电离磺酸基（-SO3-）的聚电解质和PAM互穿，形成聚阴离子电解质水凝胶。分别研究不同种类磺酸钠单体（2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠（NaAMPS），乙烯基磺酸钠（VBS），烯丙基磺酸钠（ALS）或者聚苯乙烯磺酸钠（PSS））和不同单体含量对盐水中蒸发速率的影响。

结果表明，随着水凝胶固定在供水层中的反离子Na+含量的升高，水凝胶的抗盐能力呈现增高的趋势。在20 wt% NaCl溶液中，NaAMPS 含量占总单体量为10%的水凝胶展示出2.23  kg m-2 h-1的蒸发率和98%的蒸发效率。水凝胶供水层内受限的Na+的高化学电位引发 Donnan 分布平衡，使得盐水中进入水凝胶中盐离子量大大减少，这进一步避免了盐分积累引发的性能下降问题。值得注意的是，尽管在极低的温度（-4.8 ℃）和光通量（9.8 kW m-2）的恶略环境中，CAN2水凝胶蒸发器仍然具有一定的蒸发能力。

此外，将水凝胶与热电模块进行组装，该装置展示出稳定的输出功率0.37 W m-2和1.85kg m-2 h-1的蒸发速率在1太阳光照下。这项工作不仅为高浓度盐水中淡水的获取提供了新颖的技术手段，同时还为太阳能热电发电提供了灵活应用方法。相关研究成果以“Hydrogel solar evaporator with a sodium sulfonate electrolyte backbone enabling continuous high-salinity desalination and energy generation”为题在《Nano Energy》期刊上发表。刘雄副教授为该论文的通讯作者，荆鑫瑜为该论文的第一作者。