不同PCM层厚度对金字塔型太阳能蒸馏系统储能性能的4E分析：能源、?效、经济及环境经济评估

为解决干旱地区淡水短缺问题，研究人员通过集成相变材料(PCM)对金字塔太阳能蒸馏系统(PSS)进行热储能优化研究。实验表明，2 kg PCM配置实现最佳平衡：能源效率达32%，?效率2.023%，年减碳11.11吨，碳收益161.09美元，为可持续海水淡化提供新方案。

　　

全球淡水危机日益严峻，传统海水淡化技术如反渗透(RO)虽高效却能耗巨大。在突尼斯加贝斯这样的干旱地区，太阳能蒸馏系统(SSS)因其零碳排放特性成为理想选择。然而，传统太阳能蒸馏器存在夜间产水中断、效率低下等问题。突尼斯国立加贝斯工程学院的研究团队创新性地将相变材料(PCM)集成到金字塔太阳能蒸馏系统(PSS)中，研究成果发表于《Journal of Energy Storage》。

研究采用对比实验法，构建三种配置：传统金字塔系统(CPSS)、含2 kg PCM系统(PSSP-2kg)和含4 kg PCM系统(PSSP-4kg)。通过实时监测太阳辐射、环境温度等参数，结合能量/?效率计算模型，评估系统性能。

系统配置部分显示，实验装置采用600×600 mm黑色钢制基底，2 mm钢制框架配合30°倾角玻璃罩，确保最佳光吸收和冷凝效率。天气条件分析表明，实验当日太阳辐射峰值达982 W/m²
，环境温度28.5-39.2°C，代表典型干旱气候。

关键发现包括：

1. 2 kg PCM系统表现最优，日间能源效率达32%，较传统系统(19%)提升68%；夜间通过PCM相变潜热释放，延长产水时间4.2小时。
2. ?效率分析显示，PSSP-2kg系统达2.023%，印证了热力学第二定律下的能量品质提升。
3. 环境经济评估表明，2 kg配置可实现年减碳11.11吨，碳收益161.09美元，且能源回收期(EPBT)最短。

讨论部分指出，4 kg PCM系统出现效率下降(26%)，证实过量PCM会导致热阻增加。该研究为太阳能淡化领域提供了重要设计准则：PCM厚度存在最优值，2 kg/m²
为最佳负载量。研究团队建议未来可结合翅片结构进一步强化传热，这项突破对解决全球20亿人缺水问题具有重要实践意义。