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綠色、低碳的太(tai)(tai)陽能清潔水(shui)生產技術(shu)(shu)對(dui)于全球水(shui)資(zi)源的可持續與(yu)緩(huan)解水(shui)資(zi)源危機具(ju)有重要(yao)的戰略意義。其中，具(ju)有代表性(xing)的太(tai)(tai)陽能光(guang)熱界面(mian)蒸發技術(shu)(shu)與(yu)基(ji)于空氣(qi)水(shui)分(fen)(fen)吸附的大氣(qi)集水(shui)技術(shu)(shu)近年來獲(huo)得(de)了巨大的國際關注度，并取(qu)得(de)了一系(xi)列顯著(zhu)(zhu)進展。然而，已有文獻對(dui)以上(shang)兩(liang)項新興技術(shu)(shu)的實(shi)驗測(ce)試與(yu)數據報道仍存在著(zhu)(zhu)較大的誤區與(yu)分(fen)(fen)歧，因此亟需明(ming)確針對(dui)上(shang)述兩(liang)種技術(shu)(shu)的標(biao)準化測(ce)試與(yu)性(xing)能評估的行業標(biao)準。

鑒于此，新(xin)加坡(po)國立大學Tan Swee Ching教授等人于近日(ri)在Nature Sustainability上發(fa)表(biao)了(le)題為(wei)“Best practices for solar water production technologies”的(de)(de)(de)評(ping)論文章(zhang)，該工作(zuo)系統剖析了(le)存在于太陽能光(guang)熱蒸(zheng)發(fa)技(ji)(ji)術(shu)與(yu)吸附(fu)式(shi)大氣集水技(ji)(ji)術(shu)測(ce)試(shi)(shi)、表(biao)征與(yu)報道(dao)過(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)問題與(yu)誤區，提出并詳細討論了(le)應對上述(shu)問題的(de)(de)(de)標準化測(ce)試(shi)(shi)與(yu)性能評(ping)估的(de)(de)(de)最(zui)佳實踐方(fang)案，為(wei)相關(guan)測(ce)試(shi)(shi)制定了(le)行(xing)業(ye)規范和標準，為(wei)基于上述(shu)兩種策略的(de)(de)(de)太陽能水生(sheng)產技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)(de)發(fa)展提供(gong)了(le)新(xin)的(de)(de)(de)思路。

圖(tu)(tu)片(pian)圖(tu)(tu)1：a)太陽能光(guang)熱界面(mian)蒸(zheng)發技(ji)術，b)吸附式大氣集(ji)水技(ji)術的工(gong)作原理示意圖(tu)(tu)。

針對于太陽能光熱界面蒸發技術：文章首先強調了可穩定、均勻輸出AM 1.5模擬太陽光的重要性。為了抑制額外的、來自光源與環境熱量的輸入，作者推薦掩模版在光照測試中的使用，并進一步建議對光熱蒸發器進行必要的測試前的封裝，以減少非曝光區域與空氣間的熱質交換。無風環境對于測試數據的有效性與可比性具有至關重要的作用。為盡可能稀釋上述因素的干擾并保持測試數據的準確性，文章建議使用大尺寸的樣品進行光照蒸發的測試。此外，作者后續強調了模擬工具在保障與驗證測試方法的合理效度方面的重要性。

在(zai)光熱蒸(zheng)發(fa)領域，一(yi)(yi)個最具(ju)代表性的(de)性能(neng)參數是蒸(zheng)發(fa)速率(lv)(lv)，然而這一(yi)(yi)參數無法真(zhen)(zhen)實反(fan)映(ying)單位面(mian)積和(he)時間下所使用(yong)蒸(zheng)發(fa)器的(de)產水(shui)量(liang)。這是因為(wei)蒸(zheng)發(fa)速率(lv)(lv)是由觀測(ce)體(ti)系質量(liang)的(de)減少（mass loss）測(ce)得，忽視了系統的(de)冷凝過程，而真(zhen)(zhen)正具(ju)有(you)現實意義的(de)產水(shui)能(neng)力，即水(shui)收(shou)集速率(lv)(lv)，應該測(ce)試質量(liang)的(de)增加（mass gains）。在(zai)文章(zhang)中(zhong)，作者著(zhu)重強(qiang)調了報道水(shui)收(shou)集速率(lv)(lv)的(de)重要性，并詳細(xi)探討了近期可(ke)實現高效光熱蒸(zheng)發(fa)冷凝的(de)參考策略(lve)。

除鹽離(li)子濃度外(wai)，文(wen)章指(zhi)出有機與微生物檢測(ce)也是完備(bei)的(de)(de)(de)水質檢測(ce)過程中(zhong)必不可少的(de)(de)(de)環節，同樣(yang)應該受到學界的(de)(de)(de)重視(shi)。作者進(jin)一步制(zhi)定了微納結構下光熱界面蒸發焓的(de)(de)(de)調節機制(zhi)與評估標準(zhun)，為明確光熱蒸發機制(zhi)提(ti)供了理論依(yi)據。

針對于(yu)太陽能驅動(dong)的吸(xi)(xi)(xi)附(fu)式(shi)大(da)氣(qi)集(ji)水(shui)技(ji)術：文章首先強調了全濕(shi)度等溫(wen)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)測(ce)試(shi)(shi)的重(zhong)(zhong)要(yao)性(xing)，并著重(zhong)(zhong)推薦了0-20%濕(shi)度區間(jian)的探索，因為(wei)闡明低濕(shi)度下的吸(xi)(xi)(xi)附(fu)行為(wei)可以(yi)更(geng)好(hao)地幫助理解固氣(qi)交互過程(cheng)與(yu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)位點(dian)的取向問題(ti)，并益于(yu)指(zhi)導適(shi)用(yong)(yong)于(yu)干旱氣(qi)候的高性(xing)能吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑材(cai)料的設計(ji)。作者同時推薦了多溫(wen)度的等溫(wen)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)測(ce)試(shi)(shi)與(yu)多壓(ya)力的等壓(ya)脫附(fu)測(ce)試(shi)(shi)，用(yong)(yong)以(yi)模擬并預測(ce)大(da)氣(qi)集(ji)水(shui)材(cai)料在不(bu)同工況(kuang)下的運行特性(xing)。值得注意的是，文章指(zhi)出大(da)氣(qi)水(shui)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)與(yu)脫附(fu)動(dong)力學更(geng)適(shi)合采用(yong)(yong)大(da)尺寸器(qi)件(jian)進行實(shi)(shi)驗評估，而(er)不(bu)建議使用(yong)(yong)顆粒、粉末等小(xiao)尺寸樣品進行測(ce)試(shi)(shi)，因為(wei)前者可以(yi)較為(wei)真實(shi)(shi)的還原(yuan)現實(shi)(shi)運行場景(jing)中(zhong)材(cai)料內部(bu)的熱(re)質傳遞情形。

另一個阻礙大氣集水(shui)領(ling)域不同(tong)(tong)材料(liao)(liao)之(zhi)間比較(jiao)的現(xian)狀是，文獻往(wang)往(wang)采(cai)用不同(tong)(tong)的核(he)心性能參數(shu)進行(xing)(xing)選擇性進行(xing)(xing)報(bao)道(dao)，矛盾點主(zhu)要在于質(zhi)量產率(lv)（litre/kg·day）與(yu)面積產率(lv)（litre/m2·day）。文章(zhang)作(zuo)者(zhe)認為(wei)，以上兩個參數(shu)對于大氣集水(shui)材料(liao)(liao)的評估都具有重要的參考價值(zhi)(zhi)，值(zhi)(zhi)得同(tong)(tong)時報(bao)道(dao)，因(yin)為(wei)同(tong)(tong)時實現(xian)高的質(zhi)量產率(lv)與(yu)面積產率(lv)至關(guan)重要，這是由于，在未來理想的大氣集水(shui)材料(liao)(liao)/裝置(zhi)應(ying)同(tong)(tong)時具備小型化、輕便、高產水(shui)率(lv)的特點。

此外，受限(xian)(xian)于不同(tong)的(de)工(gong)作(zuo)模式(shi)與(yu)循環次數，大氣集水材料(liao)與(yu)裝(zhuang)置的(de)日產水率難以準確比(bi)較。鑒于此，作(zuo)者建(jian)議對(dui)吸附(fu)劑材料(liao)的(de)脫附(fu)能量(liang)需求(qiu)進行定量(liang)評估(gu)，即報(bao)道(dao)吸附(fu)劑材料(liao)在(zai)(zai)單位能量(liang)輸入(ru)下的(de)產水量(liang)（specific water yield:litre/kWh）。在(zai)(zai)總日射量(liang)一定的(de)情況下，可以有(you)效(xiao)預(yu)估(gu)不同(tong)材料(liao)的(de)產水率極限(xian)(xian)，從(cong)而擺脫不同(tong)工(gong)作(zuo)模式(shi)與(yu)循環條件的(de)限(xian)(xian)制。

太陽能(neng)驅動的(de)清潔水(shui)生產技術(shu)本(ben)(ben)身(shen)具(ju)有(you)綠色可(ke)持續的(de)優(you)勢，所以其應用階段的(de)可(ke)持續性很(hen)大(da)限(xian)度上由材(cai)料本(ben)(ben)身(shen)所決定。然而(er)制備(bei)千克級(ji)別的(de)、具(ju)備(bei)擴大(da)化(hua)潛力的(de)高性能(neng)材(cai)料依(yi)舊(jiu)是一個重大(da)挑戰，因此文章在(zai)最后強(qiang)調(diao)了(le)報道(dao)成本(ben)(ben)分析與合(he)成制備(bei)過程的(de)重要性與現(xian)實意義。