转自 材料研究进展
1研究背景
随着全球水资源的日益紧张，开发新型、可持续的水净化技术变得尤为重要。传统的水淡化方法往往能耗高、成本高，难以在偏远或离网地区广泛应用。太阳能界面蒸发技术因其利用丰富的太阳能生产纯水而成为研究热点。然而，优化太阳能蒸发器的效率，特别是在覆盖材料的隔热和透光性之间找到平衡，仍是一大挑战。本研究通过系统研究和优化多阶段太阳能蒸发器的覆盖材料，旨在提高设备的性能，以应对全球水资源短缺问题。
2成果简介
在这项研究中，研究人员采用耦合数值模拟和实验验证的方法，系统地研究了不同覆盖材料（包括薄膜、透明硅气凝胶、丙烯酸和玻璃）的光学和热学性能。研究发现，硅气凝胶因其高太阳能透过率和超低热导率，在高阶段设备设计中展现出卓越的蒸发性能，并且在高阶段和低太阳能辐照（1太阳）条件下保持了成本效益。然而，在低阶段设计和低太阳能辐照下，薄膜成为一种可行且成本效益高的替代品。在高太阳能集中下，气凝胶与其他材料的性能差距缩小，使得丙烯酸成为保持效率和成本效益的合适替代品。实验结果表明，优化后的硅气凝胶覆盖厚度为6毫米，在1太阳下实现了6.25 kg m^-2 h^-1的蒸发率。这些发现不仅推进了对太阳能蒸发器材料性能的理解，而且为提高其性能提供了实用的解决方案。
3图文导读
图1a展示了在太阳能辐照下的多阶段太阳能蒸发器（MSE）设备的示意图。箭头标识了光学和热传递过程，覆盖材料位于设备最前面，通过辐射和对流向环境散热。图1b至1d展示了不同阶段（n）和不同太阳能辐照条件下，不同覆盖材料对标准化蒸发效率（ηevap,norm）的影响。
图2a展示了玻璃、丙烯酸和硅气凝胶在太阳能和红外波段的透过率光谱。图2b展示了不同覆盖材料厚度对太阳能加权透过率的影响。
图3展示了在不同覆盖材料（薄膜、玻璃、丙烯酸和气凝胶）下，MSE设备在（a）n = 1, 1太阳，（b）n = 10, 1太阳，（c）n = 10, 3太阳时的蒸发效率（ηevap）、蒸发率（revap）和能量分解。
图4a至4c展示了覆盖材料厚度对吸收器效率（ηabs）的影响，以及在不同太阳能辐照下，MSE设备（n = 10）的相对效率增强（fevap）与覆盖材料厚度的关系。
图5a展示了具有6毫米厚气凝胶覆盖的MSE设备的实物图片。图5b至5e展示了在不同覆盖材料和优化厚度下，MSE设备的性能对比。
4小结
文献：
DOI https://doi.org/10.1039/D4EE02710H
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