利用黑色浮石立方体增强半球形太阳能蒸馏器性能：基于表面张力降低与热优化的创新方法

本文创新性地采用黑色浮石立方体(BPSC)增强半球形太阳能蒸馏器(HSS)性能，通过降低水体表面张力和优化热存储双重机制，实现日产水量6.10 L/m2（较传统SHSS提升27.08%），能源效率达67.31%（提升33.11%）。该低成本生态材料为阿尔及利亚El Oued等缺水地区提供了可持续的淡水解决方案。

　　

Highlight

本研究揭示了黑色浮石立方体(BPSC)作为半球形太阳能蒸馏器(HSS)新型增强材料的双重作用机制：其多孔结构可降低水体表面张力，同时黑色基底特性优化了太阳辐射吸收。1 cm³规格的BPSC使改性系统(HSS-BPSC)在El Oued地区实现6.10 L/m²/日的产水量，较传统半球形蒸馏器(SHSS)提升27.08%。

Energy Efficiency

能量效率分析显示，BPSC的引入使系统能量效率从50.56%跃升至67.31%，提升幅度达33.11%。这归因于BPSC独特的"热缓冲"效应——其多孔结构延缓了热量散失，而硅酸盐成分（见表1）增强了红外辐射吸收能力。

Results and Discussions

实验数据显示（见图7），正午时分当太阳辐射达980 W/m²时，HSS-BPSC水温较SHSS高3.2°C。这种温差持续维持了6小时，证实了BPSC的"热滞后"特性。值得注意的是，BPSC使蒸发区温度梯度更陡峭，加速了水分子逃逸速率。

Economic Analysis

经济评估表明，仅增加10 DZD（约0.07美元）的BPSC成本，可使投资回收期缩短20%（36天）。每日产水价值达244 DZD，成本仅0.008美元/升，显著优于传统纳米材料增强方案。

Conclusion

BPSC通过"表面张力调控-热辐射协同"机制，创造了太阳能蒸馏领域三个突破：①首例浮力型天然增强材料；②27.08%的产水量提升；③67.31%的能源效率纪录。这种"石头记"方案为偏远地区淡水供应提供了教科书级范本。