上海交大ITEWA团队提出太阳能蒸发的溶质置换策略

　　

近日，上海交大制冷与低温工程研究所ITEWA团队在Energy & Environmental Science期刊上发表了题为“Solar evaporation with solute replacement towards real-world applications”的研究论文，提出了一种可以显著拓展太阳能蒸发/蒸馏应用范围的溶质置换策略。制冷与低温工程研究所徐震原副教授是本文的第一作者，王如竹教授、徐震原副教授是通讯作者。

太阳能蒸发是实现分布式、可持续海水淡化或水处理的关键手段，特别是采用多孔蒸发器的界面局部加热型太阳能蒸发，实现了蒸发效率和速率的显著提升。目前，很多研究使用纯NaCl水溶液进行测试，然而在实际脱盐或废水处理场景中，被蒸发的溶液各有不同，例如海水中会存在容易导致结垢的低溶解度成分，而废水中会存在有机分子而导致溶液粘度上升，这些都有可能导致现有太阳能蒸发设计的失效，但太阳能蒸发在应对不同溶液的失效机理与解决方法仍然鲜有研究，这限制了太阳能蒸发的广泛与实际应用。

为解决上述问题，研究提出了耦合太阳能蒸发传热、毛细流动和盐分传输的理论模型，证明了溶液物性对太阳能蒸发速率的限制效应，指出高溶液粘度和低溶解度会分别在短周期和长周期运行中导致太阳能蒸发的失效。研究进一步提出了耦合太阳能蒸发与正渗透的溶质置换策略，实现了CaSO4溶液的不结垢蒸发，并在处理粘度比水高225倍的NaAlg溶液时将蒸发性能提升了478%。

该策略还可以进一步和先进太阳能蒸发器、蒸馏器设计结合，从而实现高效、被动式和强适应性的水处理，并显著拓展太阳能蒸发的应用场景。凭借优异的稳定性、不结垢蒸发和灵活应用，溶质替代策略可以推动太阳能蒸发在更多实际场景中实现应用。

论文链接：https://doi.org/10.1039/D3EE02592F

作者：

制冷与低温工程研究所

供稿单位：

机械与动力工程学院