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CSPPLAZA光熱發電網訊：近日，上海(hai)(hai)交(jiao)大制冷(leng)與(yu)低溫工程研究所ITEWA創新團隊的(de)徐震原副(fu)教(jiao)(jiao)授(shou)和王如竹教(jiao)(jiao)授(shou)與(yu)麻(ma)省理工學院Lenan Zhang博士和Evelyn N.Wang教(jiao)(jiao)授(shou)等通過能(neng)源領域期刊Energy&Environmental Science共同發表了超高(gao)效太陽能(neng)海(hai)(hai)水淡(dan)化研究成果《Ultrahigh-efficiency desalination via a thermally-localized multistage solarstill》。

在(zai)該論(lun)文中研(yan)究團(tuan)隊指出，系統性的(de)能量傳遞優化，而非高(gao)性能材(cai)料，是(shi)達到超高(gao)效太陽能海水(shui)(shui)淡(dan)化的(de)關鍵(jian)。通過多階段的(de)換熱(re)(re)過程，將冷凝(ning)水(shui)(shui)釋放(fang)的(de)熱(re)(re)量實現了(le)循(xun)環利用，水(shui)(shui)冷凝(ning)釋放(fang)的(de)熱(re)(re)量可以為下一階段的(de)蒸(zheng)發提(ti)供動力。

通過采用商用和低成本材料搭建的實驗裝置，研究團隊創紀錄地實現了385%的效率和5.78L·m^-2·h^-1的(de)(de)海(hai)水(shui)淡化產水(shui)率。除此之外，該裝置可以通(tong)過(guo)毛細作用進(jin)行被(bei)動補水(shui)，同(tong)時通(tong)過(guo)鹽分在夜(ye)間的(de)(de)反向擴散(san)實現被(bei)動排鹽，保證長效穩定的(de)(de)被(bei)動式工(gong)作。

圖：位于麻省理(li)工(gong)學院的屋(wu)頂光熱海水淡化測試裝置(zhi)

全被動式(shi)的太陽(yang)(yang)能海水(shui)(shui)淡化是解決海水(shui)(shui)淡化技術適(shi)應性的完美方案，且適(shi)用于缺乏(fa)基建和偏遠地區，然而其(qi)效率一直偏低（約35%）。近年來，太陽(yang)(yang)能界面(mian)蒸發(fa)為(wei)高(gao)效便攜式(shi)海水(shui)(shui)淡化提供了(le)新的思路，成為(wei)了(le)能源(yuan)科(ke)學(xue)、材料科(ke)學(xue)和熱科(ke)學(xue)的交叉領域研究熱點，但在(zai)其(qi)效率仍(reng)然十分(fen)有限（約100%）。

本研(yan)究提出的“界面(mian)局部(bu)加(jia)熱(re)型多級太陽能(neng)蒸餾(liu)架構”結合了(le)太陽能(neng)界面(mian)局部(bu)加(jia)熱(re)和蒸汽焓(han)回(hui)收，突破(po)了(le)前述研(yan)究的局限，顯(xian)著(zhu)提升了(le)被動式太陽能(neng)海水(shui)淡化的效率。

該研究所達到(dao)效率比2018年12月發表于Nature Sustain ability和(he)2019年7月發表于Nature Communications的被(bei)動式太陽能海水淡化效率記錄(lu)分別高出約2.8倍(bei)和(he)2倍(bei)，成(cheng)為(wei)該領域的效率新記錄(lu)。

據研究人員介(jie)紹，該(gai)裝置(zhi)在(zai)基礎設施有(you)限但陽光和海水充足(zu)的地(di)區具有(you)較大的應用潛力。據估計，利用該(gai)技術，可滿足(zu)一(yi)個家庭日常飲用水需求的裝置(zhi)造(zao)價僅在(zai)100美元左右。

此外，隨(sui)著進一(yi)步的創新，該裝置可以使用低(di)成本、易得(de)的材料制造，并為進一(yi)步的成本優化提供(gong)了潛(qian)力。

據悉(xi)，研究人員后續將(jiang)繼續進(jin)行(xing)相(xiang)關試驗，除了進(jin)一步擴(kuo)大(da)裝置(zhi)規模外，還將(jiang)重點測試不(bu)同(tong)材料和不(bu)同(tong)配置(zhi)裝置(zhi)的(de)耐用性并進(jin)一步優化。