近日，北京化工大学材料科学与工程学院汪晓东教授、刘欢副教授团队在《Advanced Functional Materials》上发表了题为“Phase Change Material Boosting Electricity Output and Freshwater Production through Hierarchical-Structured 3D Solar Evaporator”的研究论文。报道了一种具有分级结构的3D太阳能界面蒸发系统，实现了高效的输出电压和水蒸发。

太阳能驱动的界面蒸发系统可实现对太阳热能的吸收与转化用于可持续的海水淡化。同时，在界面蒸发过程中，因水流的定向移动，在限定区域内实现稳定的水合离子定向迁移，诱导平面内电位差。如何同时实现高效的海水淡化和蒸发发电是光热转化领域的重大挑战之一。为此，团队设计了以3D打印的碗状支架为支撑材料、负载纳米炭黑颗粒的聚（聚对苯二甲酸乙二醇酯）织物为光热和导电材料、石蜡相变材料为热温调控填料的界面蒸发集成系统，用于提高在间歇性光照条件下的水蒸发能力和输出电压。相比于传统的2D蒸发系统，此3D界面蒸发系统的独特结构，更有利于对入射太阳光的吸收，极大地提升水蒸发能力，水蒸发速率提高了136%。在自然光光照条件下，该3D界面蒸发系统获得了3.51 V的最大输出电压和4.0 kg m⁻² h⁻¹的蒸发速率。与不含相变材料的界面蒸发系统相比，该3D界面蒸发系统对电容器充电时间减少了57.9%，8 h内所收集的蒸发水量高出了29.9%，在间歇性自然太阳光光照下同时发电和供水具有巨大的应用潜力。

论文的第一作者为材料学院硕士生李文成，通讯作者为刘欢副教授和汪晓东教授。该课题得到了北京市自然科学基金和国家自然科学基金的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202316504