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CSPPLAZA光熱發電網訊：近日，上海交大制(zhi)冷與低溫工(gong)程(cheng)研究所(suo)ITEWA創新團隊的徐震原副(fu)教(jiao)授和(he)王如竹教(jiao)授與麻省理工(gong)學院(yuan)Lenan Zhang博士和(he)Evelyn N.Wang教(jiao)授等通過能源領(ling)域期(qi)刊Energy&Environmental Science共同發表了超(chao)高效太陽能海水淡化(hua)研究成(cheng)果《Ultrahigh-efficiency desalination via a thermally-localized multistage solarstill》。

在該(gai)論文(wen)中研(yan)究團隊指出，系統性的(de)(de)能量(liang)傳遞優化，而非高(gao)性能材料，是達到超高(gao)效太陽能海水淡化的(de)(de)關鍵。通過(guo)多階段的(de)(de)換熱過(guo)程，將冷凝水釋放的(de)(de)熱量(liang)實現了循環(huan)利用(yong)，水冷凝釋放的(de)(de)熱量(liang)可以(yi)為下一階段的(de)(de)蒸發提(ti)供動力(li)。

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)海(hai)水(shui)淡化(hua)產水(shui)率。除此(ci)之外(wai)，該裝置可以(yi)通(tong)(tong)過毛細作用(yong)進行被動補(bu)水(shui)，同時通(tong)(tong)過鹽分在夜(ye)間的(de)反向(xiang)擴(kuo)散(san)實現被動排鹽，保(bao)證長效穩定的(de)被動式工作。

圖：位于麻省理(li)工學(xue)院的屋頂光熱海(hai)水淡化測試裝置

全被(bei)動式的(de)太陽(yang)(yang)能(neng)海水(shui)(shui)淡化是解(jie)決(jue)海水(shui)(shui)淡化技術適(shi)應性的(de)完美方案(an)，且適(shi)用于缺(que)乏基建(jian)和偏遠地區，然(ran)而其效率一直偏低(di)（約35%）。近年(nian)來，太陽(yang)(yang)能(neng)界面蒸發(fa)為高效便攜式海水(shui)(shui)淡化提供了(le)新的(de)思路，成(cheng)為了(le)能(neng)源科學(xue)、材料科學(xue)和熱(re)(re)科學(xue)的(de)交叉領域(yu)研(yan)究熱(re)(re)點，但在(zai)其效率仍然(ran)十(shi)分(fen)有限（約100%）。

本(ben)研(yan)究(jiu)提出的“界面局部加(jia)熱(re)型多級太陽能(neng)蒸(zheng)餾架構(gou)”結(jie)合了(le)太陽能(neng)界面局部加(jia)熱(re)和蒸(zheng)汽焓回收，突(tu)破了(le)前(qian)述研(yan)究(jiu)的局限，顯著提升(sheng)了(le)被(bei)動式太陽能(neng)海(hai)水淡化的效(xiao)率。

該研究所達(da)到效(xiao)率(lv)比2018年(nian)12月發表(biao)(biao)于(yu)Nature Sustain ability和2019年(nian)7月發表(biao)(biao)于(yu)Nature Communications的被動式太陽(yang)能(neng)海(hai)水淡化效(xiao)率(lv)記(ji)(ji)錄(lu)分別高出約2.8倍和2倍，成為該領域的效(xiao)率(lv)新記(ji)(ji)錄(lu)。

據研(yan)究(jiu)人員介紹，該(gai)裝(zhuang)置在(zai)基(ji)礎設施(shi)有限(xian)但陽光和海(hai)水(shui)充足的地(di)區具有較大(da)的應用潛力。據估計，利用該(gai)技(ji)術(shu)，可滿足一個家庭日常飲用水(shui)需求的裝(zhuang)置造(zao)價僅在(zai)100美元左右。

此外，隨著進一步(bu)的創新，該裝置(zhi)可以使用低(di)成本(ben)、易得(de)的材(cai)料制(zhi)造，并為進一步(bu)的成本(ben)優(you)化提供了潛力(li)。

據悉，研究人(ren)員后續將繼續進(jin)行(xing)相關試(shi)驗，除了進(jin)一(yi)步擴大裝置(zhi)規模外，還將重點測試(shi)不同(tong)材料(liao)和不同(tong)配置(zhi)裝置(zhi)的耐(nai)用性(xing)并進(jin)一(yi)步優化。