背景介绍
水是人类生存的基本要素，虽然我们地球上水资源丰富，但饮用水资源的缺乏是一个严重的问题。基于光-热蒸发过程可有效提升系统蒸发速率，从而实现淡水收集，在污水处理、盐提取等水处理领域具有较大的应用前景。前期研究工作在光-热蒸发性能调控方面取得了许多进展，在开放空间下光-热蒸发速率可达到6 kg m-2 h-1。但是，基于光-热蒸发过程的淡水收集速率却远远小于其蒸发速率，被动式淡水收集速率更低，严重制约了光-热蒸发在淡水收集领域的实际应用。
TOC：基于光-热蒸发过程的淡水收集技术
图1 基于光-热蒸发过程的典型淡水收集示意图：（a）传统集水装置;（b）反式集水装置
图2 光-热转换介质：（a）光-热转换过程示意图；（b）截断波长为2.5 μm的光-热选择性吸收介质理想光谱曲线；（c）在1倍光强、不同工作温度下非选择性吸收介质（即黑体）和选择性吸收介质的辐射热损失和光-热效率；（d）基底和电沉积后光-热介质光谱反射率
图3 蒸发端非辐射传热过程（热对流和热传导）：（a）蒸发端对流换热示意图；（b）透明对流隔热屏障和光-热选择性吸收介质在不同间隔距离下温度和速度分布；（c）不同对流条件下3D波浪结构和2D平面结构蒸发速率；（d）多孔结构水输运与热传导过程示意图；（e）三维、二维和一维水输运蒸发装置示意图
图4 光-热蒸发过程水输运：反式蒸发模式下（a）泵送主动水输运示意图与（b）不同供水速率下蒸发速率对比；（c）毛细输运和（d）虹吸作用下的被动式水输运示意图
图5 蒸发过程蒸发焓调控：（a）聚合物链中自由水、中间水和结合水；（b）通过分子网降低蒸发焓示意图；（c）疏水改性和交联降低蒸发焓示意图和（d）光学图像
图6. 蒸发过程阻盐策略：（a）盐从蒸发面扩散到水体示意图；（b）Janus光-热介质阻盐示意图；（c）蒸发界面选择性结晶阻盐
图7 冷凝界面过冷度调控：（a）块状水体冷却；（b）散热器空冷；（c）被动式辐射制冷
图8 冷凝界面润湿性和几何形状调控：（a）受甲虫启发的表面聚结和液滴生长示意图；（b）具有超疏水轨道和超亲水基底的杂化冷凝界面示意图；（c）楔形表面雾收集过程示意图
图9 基于光-热蒸发的淡水收集能量综合梯级利用：（a）多级结构蒸发淡水收集示意图；（b）全天淡水收集示意图（白天为海水蒸发，夜间为雾收集）；耦合（c）盐浓度差，（d）压电-热释电和（e）冷凝潜热与相变材料进行发电
引用格式：M. Chen*, S. Li, S. Guo, H. Yan, S. C. Tan*. Recent advances in water collection based on solar evaporation. Green Energy & Environment, 2024. https://doi.org/10.1016/j.gee.2024.05.005.
