研究团队发表了界面太阳能蒸发系统的综述研究

淡水对人类生活至关重要，淡水稀缺是当今世界部分地区的一个关键问题。近年来，科学家们大力开发海水淡化技术，以便从海水中提取干净的水。界面太阳能蒸发 (ISE) 是一项有望帮助缓解全球淡水短缺的技术。一组研究人员对可用于构建高效 ISE 系统的策略进行了审查研究。

他们的工作发表在2023 年 3 月 28 日的《纳米研究能源》 杂志上。

该团队的论文研究了二维和三维太阳能蒸发器中的能量关系，并回顾了高效 ISE 系统的设计和制造策略。他们总结的工作为指导 ISE 系统的未来设计走向实际应用提供了视角。

ISE 是一种海水淡化技术，通过既环保又可持续的过程生产淡水。通过这项技术，太阳能被用来蒸发和净化水。该技术使用光热蒸发器将来自太阳光的热量转化为局部蒸发表面，以高效产生蒸汽，而不是散失到大量水和环境中。

膜过滤和热蒸馏等传统海水淡化技术消耗大量来自化石燃料的电力，因此不被认为是环保的。科学家们继续寻找使用绿色和可持续能源的新海水淡化技术。ISE 技术的近期工作主要集中在优化能源管理上。研究人员改进了光热材料和蒸发器设计，旨在实现更高效的能源利用。这是通过三个途径实现的：最大限度地减少从蒸发系统到环境的能量损失，扩大从环境输入的能量以增强蒸发过程，以及降低蒸发热函使蒸发过程更有效。

该团队的审查系统地总结了这些提高实际太阳能蒸发性能的途径。“我们清楚地证明，通过应用具有高效光热转换的材料或采用智能能源管理策略的最先进蒸发器的结构设计，可以显着提高蒸发率，”教授 Li Yu 说。深圳科技大学。

“实现高效太阳能蒸发的主要原则包括避免蒸发系统向环境的能量损失，扩大来自周围空气和大量水的能量输入，充分利用蒸发系统中已有的现有能量，并降低蒸发量焓，”南澳大利亚大学教授 Haolan Xu 说。

在将下一代 ISE 系统推向实际应用时，该团队提出了五项建议：

第一个建议是为 ISE 引入新能源。由于太阳光强度变化很大，因此探索全天候、全天候、全季节ISE系统的新能源非常重要。

第二个建议是不断探索新型光热材料。该团队建议，光热材料的下一阶段发展需要集中精力在宏观和微纳米尺度上最大限度地利用热能。

第三个建议是探索光热蒸发器的创新设计。这些下一代蒸发器应最大限度地提高能量收集和水蒸发，同时改善水流以确保平衡供水和蒸发。

第四个建议是在有限的空间内提高产水量。在 ISE 系统中，水分蒸发和收集是两个主要部分。尽管研究人员已经实现了非常高的太阳能蒸发率，但很少有关于高效集水的报道。下一代 ISE 系统需要具有出色的水蒸发模块和适合紧凑空间的高效蒸汽冷凝模块。

该团队的第五条建议侧重于开发大型 ISE 系统对实际应用的重要性，例如海水淡化和废水处理。他们建议将小型蒸发器作为单元生产并组装成一个更大的互连系统。

展望未来，该团队看到了 ISE 技术为解决淡水资源短缺问题提供实际应用的潜力。“在当前全球清洁水资源短缺和提倡低碳排放技术的背景下，ISE 现已被公认为解决全球清洁水资源短缺问题的最有前途的技术之一。然而，要推动 ISE 技术在现实世界中的应用，还有很长的路要走，”清华大学教授张莹莹说。

研究团队包括来自清华大学和南澳大学的Yida Wang;Junqing Hu 和 Li Yu 来自深圳科技大学;Xuan Wu 和 Haolan Xu 来自南澳大利亚大学;和清华大学的张莹莹。

该研究得到国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划、深圳市科技攻关计划和澳大利亚研究委员会的资助。

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