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Erschienen in: Cellulose 2/2022

25.11.2021 | Original Research

Hierarchical porous aero-cryogels for wind energy enhanced solar vapor generation

verfasst von: Shuai Li, Xiaochun Yang, Yingying He, Yanan Wang, Daogui Liao, Yunhua Chen, Huihong Xie, Hongxia Liu, Li Zhou

Erschienen in: Cellulose | Ausgabe 2/2022

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Abstract

An integrated aero-cryogel (A-CG) monolith with hierarchical porous structure was developed by inter-crosslinking of cellulose nanofiber/polylactic acid nanocomposite aerogel and carboxymethyl cellulose (CMC) cryogel (CG). The photothermal nanoparticles-enriched CMC CG phase served as a sunlight absorbing layer, exhibiting a broadband sunlight absorption of 98%. Due to the large amount of weakly bounded water molecules, the swelled CMC CG possessed a lower evaporation enthalpy than that of pure water, which facilitates water evaporation, while the nanocomposite aerogel phase acted as an excellent thermal insulator and afforded highly efficient water transport channels. Thus, the developed A-CG monolith supported by insulated polystyrene foam to protrude above the water surface, could reach an evaporation rate of 2.16 kg m−2 h−1 under an irradiation of 1 Sun (100 mw/cm2) with an efficiency of 93.6%. More remarkably, when the wind energy was imparted, an evaporation rate of 5.67 kg m−2 h−1 was achieved at a wind speed of 3 m s−1. The high-efficiency purification outcomes of various raw water demonstrate the great potentials of A-CG material in solar vapor generation.

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Zurück zum Zitat Shuai L, Changbing Z, Yingying H et al (2020) Novel nanocellulose/polymer composite aerogel as solid-state fluorescence probe by pickering emulsion route. Macromol Mater Eng 305:2000640 Shuai L, Changbing Z, Yingying H et al (2020) Novel nanocellulose/polymer composite aerogel as solid-state fluorescence probe by pickering emulsion route. Macromol Mater Eng 305:2000640
Zurück zum Zitat Xingyi Z, Fei Z, Youhong G, Brian R, Guihua Y (2019) Architecting highly hydratable polymer networks to tune the water state for solar water purification. Sci Adv 5:eaa5484CrossRef Xingyi Z, Fei Z, Youhong G, Brian R, Guihua Y (2019) Architecting highly hydratable polymer networks to tune the water state for solar water purification. Sci Adv 5:eaa5484CrossRef
Zurück zum Zitat Yuan Z, Xiaofeng C, Peng Y et al (2020) Regulating the absorption spectrum of polydopamine. Sci Adv 6:4696CrossRef Yuan Z, Xiaofeng C, Peng Y et al (2020) Regulating the absorption spectrum of polydopamine. Sci Adv 6:4696CrossRef
Metadaten
Titel
Hierarchical porous aero-cryogels for wind energy enhanced solar vapor generation
verfasst von
Shuai Li
Xiaochun Yang
Yingying He
Yanan Wang
Daogui Liao
Yunhua Chen
Huihong Xie
Hongxia Liu
Li Zhou
Publikationsdatum
25.11.2021
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Cellulose / Ausgabe 2/2022
Print ISSN: 0969-0239
Elektronische ISSN: 1572-882X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10570-021-04335-2

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