摘 要

钙钛矿Sm_0.5Sr_0.5CoO₃（SSC5）陶瓷是一种良好的光谱选择性材料，在太阳光谱内具有较高的吸收率以及较好的光热转化性能。通过使用冰模板法对其进行结构上的设计，使其具备界面光蒸汽转化性能，从而可以在太阳能海水淡化中起到光吸收体的作用，为未来太阳能海水淡化提供一种新的陶瓷材料。

本文探究了冰模板法制备SSC5多孔陶瓷的制备工艺，并且使用冰模板法制备了不同固体含量：30wt%、40wt%、50wt%以及不同冷冻温度：-30 ℃、-50 ℃、-70 ℃的SSC5多孔陶瓷，通过蒸发效率实验探究了不同制备工艺下材料的蒸发性能，并通过扫面电子显微镜观察了其微观形貌。通过实验，得出：在制备过程中，采用聚乙烯醇作为粘结剂，并使用球磨24 h的SSC5预烧粉体会得到更加致密且裂纹较少的SSC5多孔陶瓷材料；在冷冻过程中，随着冷冻温度的降低，多孔材料的孔径减小，且随着固体含量的增加，多孔材料的孔径也降低。最后通过实验得出，固体含量为30wt%，冷冻温度为-50 ℃的SSC5多孔陶瓷材料具有最佳的蒸发效率。

关键词：太阳能海水淡化 冰模板法 界面光蒸汽转化 光谱选择性吸收

Study on Sm_0.5Sr_0.5CoO₃ cellular ceramics prepared by Ice Template Method and its properties

Abstract

Sm_0.5Sr_0.5CoO₃ cellular ceramic has good spectral selective absorption property and photothermal conversion property. Through the use of ice template method on its structure design which gives it the property of interface solar vapor conversion performance, we use the cellular ceramic as the solar energy absorber in solar desalination which provide a new ceramic material for the future solar water desalination.

This paper explores the preparation process of the ice templated Sm_0.5Sr_0.5CoO₃ cellular ceramics. We use solid content at 30 wt.%, 40wt.%, 50wt.% and cryogenic temperature at -30 ℃, -50 ℃, -70 ℃ ice template cellular ceramics as study object. we explore the materials of different preparations evaporation performances by evaporation efficiency experiment, and we use the scanning electron microscope to observe their microstructures. we concluded that: in the process of preparation, using polyvinyl alcohol as binder, and the use of ball mill for 24 h SSC5 presintering powder will get more compact and less cracks SSC5 cellular ceramic material; In the freezing process, with the decrease of freezing temperature, the pore diameter of porous material decreases, and with the increase of solid content, the pore diameter of porous material also decreases. Finally, we conclude through experiments that SSC5 cellular ceramic material with solid content of 30wt%and freezing temperature -50 ℃ has the best evaporation property.

Key Words：solar desalination; ice template method; interface solar vapor conversion performance; spectral selective absorption

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2太阳能海水淡化系统 1

1.3界面光蒸汽转化机制 2

1.4光谱选择性吸收材料 4

1.5定向冰模板法 6

第二章 实验部分 8

2.1实验目的 8

2.2实验原料 8

2.3实验仪器 9

2.4实验方法 9

2.4.1 固相法制备Sm_0.5Sr_0.5CoO₃预烧粉体 9

2.4.2冰模板法制备Sm_0.5Sr_0.5CoO₃多孔陶瓷 10

2.5样品表征与性能测试 14

2.5.1 显微结构 14

2.5.2 漫反射光谱图 14

2.5.3 蒸发效率 15

第三章 实验结果与分析 16

3.1 样品宏观形貌 16

3.2 润湿性能 16

3.3 扫描电子显微镜图像 17

3.4漫反射光谱图 19

3.5 蒸发效率 20

第四章 结论 23

4.结论 23

参考文献 24

致 谢 25

第一章 绪论

1.1引言

地球上可用淡水资源占总水量的0.325 %。近年来，人类对淡水资源的需求日益增加，而地球上约97.5 %的水为含盐海水或苦卤水。因此，海水淡化无疑成为解决水资源短缺问题的一种有效的手段。利用太阳能进行海水淡化及水处理，是可持续发展过程中能源、环境和水资源领域共同的关注焦点。而传统的太阳能驱动海水淡化系统的光热转化与蒸汽发生两个过程是分开的，导致系统的热量损失大，蒸发效率低。而近年提出来的界面光蒸汽转化机制^[1]，使得太阳能充分吸收并且将能量转化局域到气—液界面上，从而使得—蒸汽能量转化效率有效提高。太阳能吸收体是太阳能驱动界面蒸发过程中的关键组件。为了得到性能较好的吸收体，需要对吸收材料进行性能与结构的设计，因此选择了钙钛矿Sm_0.5Sr_0.5CoO₃氧化物陶瓷，它是一种优良的光谱选择性材料，其在太阳光谱内具有较高的吸收率，在热辐射波长范围内具有较低的发射率，具有高的光热转换效率及热稳定性。为了得到多孔的吸收体，采用了定向冰模板法来制备样品，定向冰模板法是一种制备长程有序多空材料的方法^[2]。利用温度梯度来控制冰晶的生长，从而得到预设的孔道结构。本课题将配置不同固含量的SCC5预烧粉体浆料，在不同冷冻条件下制备多孔陶瓷，获得具有不同孔道结构的样品。通过测试样品的光吸收率、热发射率、蒸发性能等数据，表征SSC5多孔陶瓷在界面蒸发系统中的应用效果。

1.2太阳能海水淡化系统

海水淡化只要是使用太阳光的热能实现光热转化或者利用光电效应将光能转化为电能从而实现海水淡化。

利用太阳的热能进行海水淡化主要有两种方式，一种为直接法，一种为间接法，直接法是直接利用光能，将水蒸发之后得到淡水，这种方法需要高效的集热装置从而保证海水的持续蒸发。另一种是间接法，间接法将装置的集热系统和蒸发部分是分开的，集热装置将热量传递给蒸发系统从而实现海水淡化，但此种方法热利用效率低，直接法海水淡化技术的需求日益增加。随着工业技术的发展，海水淡化技术也随之发展，太阳能蒸发系统因其效率高，易于制造，且工艺简单，成为了主流的太阳能海水淡化技术。基于此Tiwari提出了将太阳能蒸馏系统分为主动式和被动式两大类^[3]。被动式，仅仅利用太阳自身的热量进行海水蒸发处理，而不使用其它的外部装置；而主动装置是在被动式的基础上，加入了其它的传导装置，从而提高了内部传热机制的效率，而且对水汽冷凝过程中产生的潜热，进行了回收利用，因而大大提升了水汽蒸发效率和系统的整体效率。

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：