近日，能源領(lǐng)域期刊Energy & Environmental Science（IF=33.250）發(fā)表了有關(guān)超高效太陽能海水淡化研究成果Ultrahigh-efficiency desalination via a thermally-localized multistage solar still，該論文由制冷與低溫工程研究所ITEWA創(chuàng)新團隊的徐震原副教授和王如竹教授與麻省理工學(xué)院Lenan Zhang博士和Evelyn N. Wang教授等合作完成，上海交通大學(xué)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(shù)適應(yīng)性的完美方案，且適用于缺乏基建和偏遠(yuǎn)地區(qū)，然而其效率一直偏低（約35%）。近年來，太陽能界面蒸發(fā)為高效便攜式海水淡化提供了新的思路，成為了能源科學(xué)、材料科學(xué)和熱科學(xué)的交叉領(lǐng)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(gòu)”結(jié)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(tǒng)性的能量傳遞優(yōu)化，而非高性能材料，是達到超高效太陽能海水淡化的關(guān)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(chuàng)紀(jì)錄地實現(xiàn)了385%的效率和5.78 L m-2 h-1的海水淡化產(chǎn)水率。除此之外，該裝置可以通過毛細(xì)作用進行被動補水，同時通過鹽分在夜間的反向擴散實現(xiàn)被動排鹽，保證長效穩(wěn)定的被動式工作。
該研究所達到效率比2018年12月發(fā)表于Nature Sustainability和2019年7月發(fā)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(lǐng)域的效率新記錄。該工作為解決偏遠(yuǎn)或離網(wǎng)地區(qū)淡水短缺問題提供了實際解決方案，也為界面太陽能蒸發(fā)走向?qū)嵱没透咝Щ峁┝巳滤悸泛屠碚摽蚣堋?/span>
該研究工作獲得了國家自然科學(xué)基金面上項目（51976123）和創(chuàng)新研究群體項目（51521004）的資助。王如竹教授領(lǐng)銜的ITEWA創(chuàng)新團隊（Innovative Team for Energy, Water & Air）致力于解決能源、水、空氣交叉領(lǐng)域的前沿基礎(chǔ)性科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)，旨在通過學(xué)科交叉實現(xiàn)材料-器件-系統(tǒng)層面的整體解決方案，推動相關(guān)領(lǐng)域取得突破性進展，近兩年來已經(jīng)在Joule上發(fā)表論文3篇，在Advanced Materials，Angewandte Chemie, iScience以及Energy Storage Materials上發(fā)表論文各1篇。
論文鏈接：Ultrahigh-efficiency desalination via a thermally-localized multistage solar still
MIT News：Simple, solar-powered water desalination
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