双太阳能输入的光热储纳结构辅助水电联产系统：高效热能利用新策略

《Advanced Functional Materials》：Photothermal Heat-Storage Nanostructure-Assisted Water-Electricity Cogeneration System with Dual Solar Energy Inputs and High-Efficiency Heat Utilization

本研究针对传统太阳能驱动界面蒸发器（SIE）与太阳能-热-电发电机（STG）耦合系统因单一能量输入限制整体效率的问题，开发了双太阳能输入系统。通过设计负载相变材料（PCM）的Au/Ag-Pd纳米结构实现光热存储，并构建Janus纳米/微米结构优化热能与水分平衡。该系统在3.5 wt.% NaCl盐水条件下实现3.68 kg m?2 h?1蒸发速率、104.82%光汽转换效率及1.55 W m?2最大功率密度，户外实验证实其稳定产水（日均≈15.5 kg m?2）与可扩展发电能力，为水电联产技术提供新思路。

　　

传统结合太阳能驱动界面蒸发器（SIE）和太阳能-热-电发电机（STG）的水电联产系统因依赖单一太阳能输入而整体效率受限。为解决此问题，研究人员开发了一种具有双太阳能输入的新型系统，可同步利用传导热与蒸汽焓。通过将负载相变材料（PCM）的金/银-钯（Au/Ag-Pd）纳米结构作为可见光吸收体，实现了光热存储并降低热损失。在供水层上构建Au/Ag–Pd/PCM/磺化聚苯乙烯的Janus纳米/微米结构，使SIE内部热能与水含量达到最优平衡。优化后的SIE通过热回收路径与STG耦合形成完整系统。在1倍太阳光照强度下，该系统在3.5 wt.% NaCl盐水中表现出卓越性能：蒸发速率达3.68 kg m^?2 h^?1，太阳能-蒸汽转换效率为104.82%，最大功率密度为1.55 W m^?2。户外放大实验证实其具有稳定淡水产量（日均约15.5 kg m^?2）和可扩展发电能力。该研究为提升水电联产效能提供了能源输入设计与热回收机制的新见解。