CSPPLAZA光熱發電網訊：近日，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教授等通過能源領域期刊Energy&Environmental Science共同發表了超高效太陽能海水淡化研究成果《Ultrahigh-efficiency desalination via a thermally-localized multistage solarstill》。

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。通過多階段的換熱過程，將冷凝水釋放的熱量實現了循環利用，水冷凝釋放的熱量可以為下一階段的蒸發提供動力。

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。

圖：位于麻省理工學院的屋頂光熱海水淡化測試裝置

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。

該研究所達到效率比2018年12月發表于Nature Sustain ability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。

據研究人員介紹，該裝置在基礎設施有限但陽光和海水充足的地區具有較大的應用潛力。據估計，利用該技術，可滿足一個家庭日常飲用水需求的裝置造價僅在100美元左右。

此外，隨著進一步的創新，該裝置可以使用低成本、易得的材料制造，并為進一步的成本優化提供了潛力。

據悉，研究人員后續將繼續進行相關試驗，除了進一步擴大裝置規模外，還將重點測試不同材料和不同配置裝置的耐用性并進一步優化。