近日，上海交大制冷与低温工程研究所ITEWA创新团队的徐震原副教授和王如竹教授与麻省理工学院Lenan Zhang博士和Evelyn N.Wang教授等通过能源领域期刊Energy&Environmental Science共同发表了超高效太阳能海水淡化研究成果《Ultrahigh-efficiency desalination via a thermally-localized multistage solarstill》。
在该论文中研究团队指出，系统性的能量传递优化，而非高性能材料，是达到超高效太阳能海水淡化的关键。通过多阶段的换热过程，将冷凝水释放的热量实现了循环利用，水冷凝释放的热量可以为下一阶段的蒸发提供动力。
通过采用商用和低成本材料搭建的实验装置，研究团队创纪录地实现了385%的效率和5.78L/(㎡·h)的海水淡化产水率。除此之外，该装置可以通过毛细作用进行被动补水，同时通过盐分在夜间的反向扩散实现被动排盐，保证长效稳定的被动式工作。
全被动式的太阳能海水淡化是解决海水淡化技术适应性的完美方案，且适用于缺乏基建和偏远地区，然而其效率一直偏低(约35%)。近年来，太阳能界面蒸发为高效便携式海水淡化提供了新的思路，成为了能源科学、材料科学和热科学的交叉领域研究热点，但在其效率仍然十分有限(约100%)。
本研究提出的“界面局部加热型多级太阳能蒸馏架构”结合了太阳能界面局部加热和蒸汽焓回收，突破了前述研究的局限，显著提升了被动式太阳能海水淡化的效率。
该研究所达到效率比2018年12月发表于Nature Sustain ability和2019年7月发表于Nature Communications的被动式太阳能海水淡化效率记录分别高出约2.8倍和2倍，成为该领域的效率新记录。
据研究人员介绍，该装置在基础设施有限但阳光和海水充足的地区具有较大的应用潜力。据估计，利用该技术，可满足一个家庭日常饮用水需求的装置造价仅在100美元左右。
此外，随着进一步的创新，该装置可以使用低成本、易得的材料制造，并为进一步的成本优化提供了潜力。
据悉，研究人员后续将继续进行相关试验，除了进一步扩大装置规模外，还将重点测试不同材料和不同配置装置的耐用性并进一步优化。
