385%創紀錄超高效率！上海交大發表最新光熱海水淡化研究成果
光伏產業網訊
發布日期：2020-02-14
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385%創紀錄超高效率！上海交大發表最新光熱海水淡化研究成果
近日，能源領域期刊Energy & Environmental Science(IF=33.250)發表了有關超高效太陽能海水淡化研究成果"Ultrahigh-efficiency desalination via a thermally-localized multistage solarstill"，該論文由上海交大制冷與低溫工程研究所ITEWA創新團隊的徐震原副教授和王如竹教授與麻省理工學院Lenan Zhang博士和Evelyn N. Wang教授等合作完成，上海交通大學為第一完成單位。
全被動式的太陽能海水淡化是解決海水淡化技術適應性的完美方案，且適用于缺乏基建和偏遠地區，然而其效率一直偏低(約35%)。近年來，太陽能界面蒸發為高效便攜式海水淡化提供了新的思路，成為了能源科學、材料科學和熱科學的交叉領域研究熱點，但在其效率仍然十分有限(約100%)。
本研究提出的“界面局部加熱型多級太陽能蒸餾架構”結合了太陽能界面局部加熱和蒸汽焓回收，突破了前述研究的局限，顯著提升了被動式太陽能海水淡化的效率。在該論文中研究團隊指出系統性的能量傳遞優化，而非高性能材料，是達到超高效太陽能海水淡化的關鍵。通過采用商用和低成本材料搭建的實驗裝置，研究團隊在一個太陽輻照條件下創紀錄地實現了385%的效率和5.78L·m-2·h-1的海水淡化產水率。除此之外，該裝置可以通過毛細作用進行被動補水，同時通過鹽分在夜間的反向擴散實現被動排鹽，保證長效穩定的被動式工作。
該研究所達到效率比2018年12月發表于Nature Sustainability和2019年7月發表于Nature Communications的被動式太陽能海水淡化效率記錄分別高出約2.8倍和2倍，成為該領域的效率新記錄。
該工作為解決偏遠或離網地區淡水短缺問題提供了實際解決方案，也為界面太陽能蒸發走向實用化和高效化提供了全新思路和理論框架。
該研究工作獲得了國家自然科學基金面上項目(51976123)和創新研究群體項目(51521004)的資助。王如竹教授領銜的ITEWA創新團隊(Innovative Team for Energy, Water & Air)致力于解決能源、水、空氣交叉領域的前沿基礎性科學問題和關鍵技術，旨在通過學科交叉實現材料-器件-系統層面的整體解決方案，推動相關領域取得突破性進展，近兩年來已經在Joule上發表論文3篇，在Advanced Materials，Angewandte Chemie, iScience以及Energy Storage Materials上發表論文各1篇。