一种具有高效光热转换的灵芝状铬黑膜

本发明属于光热转换领域，及其在海水淡化方面的应用。

背景技术：

1、淡水资源对人类生存至关重要，据世界卫生组织估计，全球约有20-30亿人面临水资源短缺。然而海水淡化过程中需要较高的能耗。太阳能是一种环境友好、可持续的能源，因此，将太阳能引入海水淡化是解决高能耗的最有效的手段，实现了可持续发展，通过太阳能驱动海水淡化技术解决了淡水资源短缺问题。研究中发现，常用的太阳能热转换材料主要分为以下几类：各种碳材料、等离子金属、无机半导体和有机聚合物。金属氧化物半导体具有强大的吸收能力，所以被认为是最有前途的光热转换材料。光热转换材料是海水淡化的核心，在光照条件下，通过自己的光热转换机制将光能转化为热能。与此同时，铬黑是一种金属氧化物半导体材料，具有吸收范围大，光热转化效率高等特点，被广泛用于作为光热转化活性层。因此，本发明将铬黑材料应用于海水淡化技术方面。

技术实现思路

1、本发明的目的在于发明一种具有高效光热转换的灵芝状铬黑膜及灵芝状铬黑膜结构及制备方法，旨在提高光热转换方面的优点，从而提高光热转换效率及海水淡性能。

2、本发明步骤是：

3、一种具有高效光热转换的灵芝状铬黑膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）将一定量的硫酸铵溶于去离子水中，持续搅拌至充分溶解，形成硫酸铵浓度为0.075m的电解液；（2）以泡沫镍为阴极，铬板为阳极，电解液中调整电极距离为0.5～2 cm；（3）在0～11v直流电压下，电解液产生的气体与阳极电镀下来的铬离子在阴极泡沫镍上形成三氧化二铬；同时，铬板电离下来的铬离子在阴极被还原为金属铬；在高电压所产生的高电流密度下，阴极极化并且泡沫镍被烧焦形成cro3-x，泡沫镍上沉积的铬黑层是由金属铬，cr2o3,cro3-x组成；（4）电沉积3小时后，将铬黑光热转换膜在去离子水中清洗，取出后60℃烘箱烘干12小时。

4、一种铬黑光热转换膜的形成原理：当电源接通时，铬在阳极上被氧化为三价铬离子，然后在阴极的镍泡沫上被还原为金属铬，水电离产生氧气，氧气与铬离子结合产生三氧化二铬。高电流密度会导致阴极极化和燃烧沉积物，形成cro3-x，铬黑层由金属铬和cr2o3和cro3-x组成。照射在膜表面的光源可以在相邻的叶片之间多次反射和折射，最终被特殊的结构吸收。

5、本发明采用电化学方法，制备过程简单，光吸收范围大，载体表面的铬黑在金属氧化物半导体作用下可实现光热转换作用；增加海水淡化过程中水蒸气的产生而可以得到更多的淡水。

技术特征：

1.一种具有高效光热转换效率的灵芝状铬黑膜，其特征在于以金属为基底，在基底的表面生长一层具有光热转换效率高的灵芝状的铬黑活性层，金属氧化物半导体具有高的光热转换效率，灵芝状的铬黑活性层具有高的光热转换效率。

2.一种可以实现高效光热转换的灵芝状铬黑膜，其特征在于制备的具体步骤为：

3.根据权利要求1所述铬黑光热转换膜的制备方法，其特征在通过电化学法将铬黑沉积在金属物质上。

4.根据权利要求1所述的制备方法得到的铬黑光热转换膜应用于太阳能驱动海水淡化及其他水处理过程中。

5.根据权利要求1所述的一定的时间内，电压的增加伴随着电流密度的增加，高电流密度导致阴极极化和燃烧沉积，形成金属铬和三氧化二铬和cro3-x组成的铬黑活性层。

技术总结
本发明公开了一种具有高效光热转换的灵芝状铬黑膜，涉及灵芝状的铬黑膜制备及海水淡化应用。该灵芝状铬黑膜以金属为基底，通过电化学方法在基底的表面生长一层具有光热转换作用的灵芝状铬黑活性层。该灵芝状结构的膜可以提高膜的光热转换效率在78%以上。光照条件下铬黑光热转换膜用于海水淡化。1sun光照强度下，海水的蒸汽渗透率可以达到1.89 kg/m<supgt;2</supgt;·h。

技术研发人员：孙德,史馨馨,岳东敏,祖羚瑜
受保护的技术使用者：长春工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1