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MXene-Modified Aramid Aerogel for Advanced Solar Steam Generation
Advanced Energy and Sustainability Research ( IF 6.2 ) Pub Date : 2023-11-22 , DOI: 10.1002/aesr.202300126 Mandeep Singh 1 , Si Qin 1 , Ken Aldren Usman 1 , Lifeng Wang 1 , Degang Jiang 1 , Guoliang Yang 1 , Dan Liu 1 , Yuxi Ma 1 , Weiwei Lei 1
Advanced Energy and Sustainability Research ( IF 6.2 ) Pub Date : 2023-11-22 , DOI: 10.1002/aesr.202300126 Mandeep Singh 1 , Si Qin 1 , Ken Aldren Usman 1 , Lifeng Wang 1 , Degang Jiang 1 , Guoliang Yang 1 , Dan Liu 1 , Yuxi Ma 1 , Weiwei Lei 1
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Developing solar-driven desalination through interfacial steam generation is crucial to reducing global water shortages. However, traditional solar steam generation systems have faced efficiency, durability, cost, and complexity limitations. To overcome these issues, interfacial solar steam evaporators are fabricated using light-absorbing materials with low thermal conductivity, high absorption capacity, and sufficient mechanical strength. Herein, an advanced 3D solar evaporator is developed by coating MXene onto the surface of the aramid nanofiber aerogels (MX@ANF aerogels). The MXene coating enhances the ANF aerogels' light absorption and thermal conversion capabilities. Additionally, the hydrophilicity of MXene complements the high porosity of the host aerogels, enhancing continuous water supply by improving the capillary action. Primarily, these MX@ANF aerogels show promising performance at the air–water interface, with an evaporation rate of 1.48 kg m−2 h−1 and steam conversion efficiency of 93.8% under 1 sun irradiation (1 kW m−2). These highlight the effectiveness of the MX@ANF aerogel as a material for solar-driven desalination. Moreover, using MXene as a photothermal agent in composite materials paves new avenues toward efficient and cost-effective solutions for addressing water scarcity through solar desalination.
中文翻译：
用于先进太阳能蒸汽发电的 MXene 改性芳纶气凝胶
通过界面蒸汽发电开发太阳能驱动的海水淡化对于减少全球水资源短缺至关重要。然而，传统的太阳能蒸汽发生系统面临着效率、耐用性、成本和复杂性的限制。为了克服这些问题，界面太阳能蒸汽蒸发器采用具有低导热率、高吸收能力和足够机械强度的吸光材料制造。在此，通过将 MXene 涂覆到芳纶纳米纤维气凝胶（MX@ANF 气凝胶）的表面，开发了一种先进的 3D 太阳能蒸发器。MXene涂层增强了ANF气凝胶的光吸收和热转换能力。此外，MXene 的亲水性补充了主体气凝胶的高孔隙率，通过改善毛细管作用来增强连续供水。首先，这些MX@ANF气凝胶在空气-水界面表现出良好的性能，在1太阳照射（1 kW m -2 ）下蒸发率为1.48 kg m -2 h -1 ，蒸汽转化效率为93.8% 。这些凸显了 MX@ANF 气凝胶作为太阳能驱动海水淡化材料的有效性。此外，使用 MXene 作为复合材料中的光热剂，为通过太阳能海水淡化解决水资源短缺问题的高效且经济高效的解决方案铺平了新途径。
更新日期：2023-11-22
中文翻译：
用于先进太阳能蒸汽发电的 MXene 改性芳纶气凝胶
通过界面蒸汽发电开发太阳能驱动的海水淡化对于减少全球水资源短缺至关重要。然而，传统的太阳能蒸汽发生系统面临着效率、耐用性、成本和复杂性的限制。为了克服这些问题，界面太阳能蒸汽蒸发器采用具有低导热率、高吸收能力和足够机械强度的吸光材料制造。在此，通过将 MXene 涂覆到芳纶纳米纤维气凝胶（MX@ANF 气凝胶）的表面，开发了一种先进的 3D 太阳能蒸发器。MXene涂层增强了ANF气凝胶的光吸收和热转换能力。此外，MXene 的亲水性补充了主体气凝胶的高孔隙率，通过改善毛细管作用来增强连续供水。首先，这些MX@ANF气凝胶在空气-水界面表现出良好的性能，在1太阳照射（1 kW m -2 ）下蒸发率为1.48 kg m -2 h -1 ，蒸汽转化效率为93.8% 。这些凸显了 MX@ANF 气凝胶作为太阳能驱动海水淡化材料的有效性。此外，使用 MXene 作为复合材料中的光热剂，为通过太阳能海水淡化解决水资源短缺问题的高效且经济高效的解决方案铺平了新途径。
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