<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=Windows-1252">
<style type="text/css" style="display:none;"> P {margin-top:0;margin-bottom:0;} </style>
</head>
<body dir="ltr">
<div id="Signature">
<div>
<div class="WordSection1">
<p align="center" style="margin-right: 0in; margin-left: 0in; font-size: 12pt; font-family: &quot;Times New Roman&quot;, serif;text-align:center">
<span style="font-size:14.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">FUNCTIONAL MATERIALS FOR SOLAR THERMAL ENERGY HARVESTING</span></p>
<p align="center" style="margin-right: 0in; margin-left: 0in; font-size: 12pt; font-family: &quot;Times New Roman&quot;, serif;margin:0in; margin-bottom:.0001pt; text-align:center">
<span style="font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">Varun Kashyap</span></p>
<p align="center" style="margin-right: 0in; margin-left: 0in; font-size: 12pt; font-family: &quot;Times New Roman&quot;, serif;margin:0in; margin-bottom:.0001pt; text-align:center">
<span style="font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">Department of Mechanical Engineering</span></p>
<p align="center" style="margin-right: 0in; margin-left: 0in; font-size: 12pt; font-family: &quot;Times New Roman&quot;, serif;margin:0in; margin-bottom:.0001pt; text-align:center">
<span style="font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">Supervisor: Dr. Hadi Ghasemi</span></p>
<p class="MsoNormal" style="margin: 0in 0in 0.0001pt; font-size: 12pt; font-family: &quot;Times New Roman&quot;, serif;margin-right: 0in; margin-left: 0in; font-size: 12pt; font-family: &quot;Times New Roman&quot;, serif;">
<span style="font-size:11.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">&nbsp;</span></p>
<p class="MsoNormal" style="margin: 0in 0in 0.0001pt; font-size: 12pt; font-family: &quot;Times New Roman&quot;, serif;margin-right: 0in; margin-left: 0in; font-size: 12pt; font-family: &quot;Times New Roman&quot;, serif;">
<span style="font-size:11.0pt">&nbsp;</span></p>
<p class="MsoNormal" style="margin: 0in 0in 0.0001pt; font-size: 12pt; font-family: &quot;Times New Roman&quot;, serif;margin-right: 0in; margin-left: 0in; font-size: 12pt; font-family: &quot;Times New Roman&quot;, serif;">
Defense: 07/25/2019, 10 AM to 12 AM, Industrial Engineering conference room</p>
<p style="margin-right: 0in; margin-left: 0in; font-size: 12pt; font-family: &quot;Times New Roman&quot;, serif;">
<b><span style="font-size:14.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">Abstract </span>
</b><span style="font-size:11.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;"></span></p>
<p style="margin-right: 0in; margin-left: 0in; font-size: 12pt; font-family: &quot;Times New Roman&quot;, serif;text-align:justify">
<span style="font-size:11.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">Recently, solar heat localization has provided a promising route for efficient solar steam generation and for utilization of solar thermal energy. In this approach a floating material paradigm
 localizes the irradiated solar energy forming a hot spot at the liquid- vapor interface. The liquid underneath wicks to the interface for steam generation. In contrast to conventional steam generation systems, thermal losses are reduced significantly, thereby
 increasing the evaporation efficiency. Due to these unique characteristics, this concept has found a wide array of applications. Here, the concept of solar heat localization is explained along with material properties and the important parameters for the design
 of these materials. A comparative analysis is conducted for these figures of merit between several studies and key takeaways are highlighted. New disruptive paths for long term desalination, CO</span><span style="font-size:7.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;; top:1.0pt">2
</span><span style="font-size:11.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">capture and 24/7 solar thermal energy harvesting and storage are developed with high efficiency using this concept.
</span></p>
<p style="margin-right: 0in; margin-left: 0in; font-size: 12pt; font-family: &quot;Times New Roman&quot;, serif;text-align:justify">
<span style="font-size:11.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">For long term solar desalination, a new efficient and flexible material structure is developed. The material structure has a porous polymer skeleton with embedded graphite flakes and carbon
 fibers. The geometry of pores in this structure and their surface characteristics prevent any salt accumulation in the material structure. We have demonstrated five orders of desalination of highly-salty brine (1.52×10</span><span style="font-size:7.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;; top:-4.0pt">5
</span><span style="font-size:11.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">mg/L) in a long- time performance with no change in its efficiency. The performance of this structure in the laboratory and outside environment is assessed. This cost-effective and durable
 material along with its easy fabrication procedure provides a path towards large-scale efficient solar desalination.
</span></p>
<p style="margin-right: 0in; margin-left: 0in; font-size: 12pt; font-family: &quot;Times New Roman&quot;, serif;text-align:justify">
<span style="font-size:11.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">For carbon dioxide (CO</span><span style="font-size:7.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;; top:1.0pt">2</span><span style="font-size:11.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">) capture
 and conversion, we report a solid-state sustainable CO</span><span style="font-size:7.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;; top:1.0pt">2
</span><span style="font-size:11.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">collector (SCC), which is activated by solar heat localization. This stable cyclic SCC is based on ionic liquids and graphene aerogel, which undergoes solid–liquid phase change to efficiently
 capture and convert CO</span><span style="font-size:7.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;; top:1.0pt">2</span><span style="font-size:11.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">. The SCC captures 0.2 moles of CO</span><span style="font-size:7.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;; top:1.0pt">2
</span><span style="font-size:11.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">for every mole of ionic liquid and converts the absorbed CO</span><span style="font-size:7.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;; top:1.0pt">2
</span><span style="font-size:11.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">into useful byproducts, including water and calcium carbonate in each cycle. A system prototype of the SCC is developed and demonstrated. The SCC provides a new and promising paradigm
 to efficiently capture and convert CO</span><span style="font-size:7.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;; top:1.0pt">2
</span><span style="font-size:11.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">using abundant solar energy to address global emissions and consequent environmental challenges.
</span></p>
<div style="border:none; border-bottom:solid windowtext 1.5pt; padding:0in 0in 1.0pt 0in">
<p style="margin-right: 0in; margin-left: 0in; font-size: 12pt; font-family: &quot;Times New Roman&quot;, serif;text-align:justify; border:none; padding:0in">
<span style="font-size:11.0pt; font-family:&quot;Calibri&quot;,&quot;sans-serif&quot;">For solar thermal energy harvesting and storage, we combine the physics of molecular energy and latent heat storage to introduce an
<i>integrated </i>harvesting and storage hybrid paradigm for 24/7 energy delivery. The hybrid paradigm utilizes heat localization during the day to provide a harvesting efficiency of 73% at small-scale and ~90% at large- scale. Remarkably, at night, the stored
 energy by the hybrid system is recovered with an efficiency of 80% and higher temperature than that of the day, in contrast to all the state- of-the-art systems. The integrated hybrid concept and the system open a path for simultaneous harvesting and storage
 of solar-thermal energy for a wide range of applications, including power-generation, desalination, and distillation.</span></p>
</div>
</div>
</div>
</div>
</body>
</html>