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光热太阳能蒸发（IPSE）效率显著低于光伏反渗透（PV-RO）和现有热脱盐技术，其研究常忽略冷凝能量需求且存在方法论错误，建议转向其他应用领域。
克里斯托弗·M·费洛斯（Christopher M. Fellows）| 穆斯塔基姆·穆斯塔基姆（Mustakeem Mustakeem）| 艾哈迈德·S·阿尔-加姆迪（Ahmed S. Al-Ghamdi）| 特雷弗·C·布朗（Trevor C. Brown）| 成元伊姆（Seungwon Ihm）
沙特阿拉伯朱拜尔（Al Jubail）的沙特水务局（Saudi Water Authority）水技术创新研究所与研究促进部门（Water Technologies Innovation Institute and Research Advancement）
摘要
界面光热太阳能蒸发（IPSE）是一种利用直接太阳热能产生水蒸气的过程。过去十年中，该领域的研究发展迅速，关于其作为海水淡化方法商业应用的相关性声明也频繁出现。然而，使用二维材料的已发表系统效率比当前最佳实践（即光伏技术与反渗透技术结合的PV-RO）低大约两个数量级，而且这种差距似乎难以缩小。大规模的IPSE系统试验在1千瓦/平方米的太阳光照下仅能产生约0.7千克/平方米·小时的水纯度；而使用商用光伏面板的商业PV-RO海水淡化厂在相同光照条件下可产生约65千克/平方米·小时的水纯度。IPSE相关文献很少考虑任何蒸发过程都必须伴随的冷凝过程所需的额外能量和资本投入，而这些成本其实相当可观。此外，这些文献也未了解热淡化技术的最新进展及挑战，因为当前的问题不在于降低蒸发焓，而在于高效捕获和再利用冷凝焓。尽管与PV-RO相比效率较低，但直接利用聚光太阳能驱动现有的热淡化过程仍比IPSE过程更有效。大多数IPSE文献依赖的“有效蒸发焓”计算方法存在严重的概念和方法论错误。本综述定量分析了这些问题，并为IPSE研究人员提出了新的研究方向。
引言
过去十年间，尽管传统热淡化技术在海水淡化总容量中的占比有所下降，但针对增强阳光驱动水蒸发过程的材料和系统的研究工作却持续增加[[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]]。这类研究通常（但并非总是）以解决海水淡化和供水问题的背景进行介绍（见图1）。
尽管该领域有许多具有重大价值的基础科学研究，但光热太阳能蒸发本身对改进商业海水淡化技术并无实际帮助，未来也不太可能发挥作用。本文呼吁所有从事该领域研究的人员在提出相关主张时保持谨慎。本文将提出以下五点：
第一，与现有技术相比，界面光热太阳能蒸发在海水淡化中的应用效率极低；
第二，界面光热蒸发过程中产生的水蒸气冷凝会带来较高的资本和运营成本；
第三，界面光热太阳能蒸发的其他资本和运营成本也可能高于现有技术；
第四，界面光热太阳能蒸发方面的创新对改进热淡化技术的贡献有限；
第五，这类创新在那些对收集水没有严格要求的应用场景（如潜在的盐资源回收和零液体排放应用）中才具有有限价值，因为它们基于一种错误的理解，即蒸发过程主要是热力学控制而非动力学控制的。
总之，鉴于当前海水淡化技术的现状以及实际应用中的蒸发原理，全球在界面光热太阳能蒸发材料与系统研究上投入的大量精力可以更有效地应用于其他领域。需要指出的是，虽然本文主要讨论了“界面光热太阳能蒸发”的相关文献，但类似的观点同样适用于“界面光热膜蒸馏”领域的研究[[8], [9], [10]]。
部分摘录
关于界面光热太阳能蒸发的声明
在界面光热太阳能蒸发（IPSE）领域，研究人员通常会在摘要或引言中首先强调他们的工作对海水淡化的重要性，并在结论部分再次重申这一观点。例如：
"太阳能蒸发对于解决全球水资源短缺问题至关重要，尤其是在淡水资源有限的地区" [11] 这一观点来自一篇综述文章，该文章评估了100多篇相关论文。
结论
仅从能量消耗的角度来看，就可以明确指出，与使用光伏材料产生电能来驱动反渗透淡化系统相比，界面光热太阳能蒸发作为一种海水淡化方法效率极低。此外，与直接使用聚光太阳能通过传统热淡化方法（如多效蒸发）相比，其能源利用效率同样较低。
作者贡献声明
克里斯托弗·M·费洛斯（Christopher M. Fellows）：研究、概念构思、撰写——审稿与编辑、初稿撰写。
穆斯塔基姆·穆斯塔基姆（Mustakeem Mustakeem）：研究、概念构思、撰写——审稿与编辑。
艾哈迈德·S·阿尔-加姆迪（Ahmed S. Al-Ghamdi）：研究、撰写——审稿与编辑。
特雷弗·C·布朗（Trevor C. Brown）：研究、撰写——审稿与编辑。
成元伊姆（Seungwon Ihm）：研究、撰写——审稿与编辑、初稿撰写。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
