二维平面界面蒸发器实现超300%效率的实时太阳能热水净化技术

本研究针对传统太阳能蒸发器几何限制导致的户外实际效率低下问题，开发了基于纳米结构超浸润黑色金属（SWBM）的二维平面界面蒸发器。该装置可同步实现太阳追踪、全光谱吸热、自驱动供水和全天候自动排盐，在1-sun辐照下闭式系统蒸发率达2.59±0.11 kg m?2 h?1，户外效率创纪录达325%。其突破性性能归因于低蒸发阻力、薄膜传热与汽化焓降低的协同效应，为可持续零液体排放海水淡化提供新范式。

　　

通过构建纳米结构超浸润黑色金属（SWBM）表面制成的二维平面界面蒸发器，实现了革命性的实时太阳能热水净化。这种创新装置能同步完成四大功能：自主追踪太阳轨迹、吸收近全波段太阳能、将水体自泵送至加热界面，以及在全天候条件下（无论有无光照）自动排除盐分，从而达成免维护、连续式的零液体排放海水淡化。

在1-sun（1倍太阳光强）标准光照下，该蒸发器在封闭系统中获得2.59±0.11 kg m^?2 h^?1的蒸发速率，约为开放系统性能（3.69±0.11 kg m^?2 h^?1）的70%。若采用水体蒸发焓计算效率，其户外运行效率创下325%的纪录级数值。这种超越理想值的超高效能源于低蒸发阻力、薄膜传热机制与汽化焓降低的协同效应。

特别值得注意的是，当户外太阳天顶角为25°时，其蒸发性能甚至超越以往理想实验室条件下垂直入射光的最佳记录。该系统具备全季节、全太阳方位角的自适应运行能力，这是现有其他太阳能蒸发器无法实现的。在夏季六月的实测中，正午时分蒸发速率达3.6 kg m^?2 h^?1（对应244%效率），而日出日落时仍保持2.45 kg m^?2 h^?1（166%效率）的高效运行。

SWBM面板的太阳追踪特性使其夏季性能较水平放置提升40%–65%，冬季提升幅度更高达100%–300%。经实验验证，该装置可有效处理不同盐度的水质，产出的净化水盐度远低于世界卫生组织和美国环保署的饮用水安全标准。