基于气-水界面加热的太阳能驱动光热蒸发海水淡化技术被认为是缓解岛屿淡水短缺最有效的策略之一，尤其是那些受限于土地面积和电力不足的岛屿。这主要归功于其独特的优势，包括快速的水蒸发速率、高效的光热转换效率、简便的工艺流程以及太阳能的直接利用[1], [2], [3], [4], [5], [6]。基于蒸发严格局限于气-液界面的原理，该技术通过将光热材料或蒸发器漂浮于海水表面进行工作。通过收集太阳能并将其转化为界面处的局域热能，促进表层海水的蒸发，随后将水蒸气冷凝为淡水[6], [7], [8], [9], [10]。近年来，研究人员在新型光热材料开发、蒸发器热管理和防盐垢策略方面取得了实质性进展，旨在提高水蒸发速率和光热转换效率[11], [12], [13], [14], [15], [16], [17]。例如，基于纤维和织物的蒸发器因其多孔结构而受到广泛关注，这些结构为水分传输和水蒸气扩散提供了有利通道，同时具有良好的结构柔韧性和可扩展性[18], [19], [20], [21], [22], [23], [24]。目前，在1个标准太阳光强下，已实现超过1.30 kg·m?2·h?1的水蒸发速率和超过90%的光热转换效率[25], [26], [27]。
然而，当前的水蒸发速率与主流商业淡化工艺（10–40 kg·m?2·h?1）的淡水产量之间仍存在至少一个数量级的差距[28], [29], [30]。即使光热转换效率达到100%，蒸发过程本质上仍受限于3600 kJ·m?2·h?1的最大太阳辐射能。此外，考虑到全球中低纬度地区的年平均日照时长约为1900–3500小时/年，太阳能驱动光热蒸发系统难以在黑暗或低光照条件下（如夜间或阴雨天气）维持持续运行。这种间歇性构成了限制其广泛实际应用的关键技术瓶颈[31], [32], [33]。为解决这一问题并实现全天候海水淡化，最近提出了一种电热辅助光热蒸发的新策略，该策略利用电热材料将电能转化为焦耳热用于水蒸发[34], [35]。为确保安全性、高效性和低成本，典型的耦合光热/电热蒸发系统采用低输入电压驱动。目前，在1.0–5.0 V施加电压和1个标准太阳光强（1 kW·m?2）的联合作用下，海水蒸发速率已达到2.38–14.16 kg·m?2·h?1[36], [37], [38], [39], [40]。然而，进一步的调查显示，随着蒸发速率的提高，会发生严重的盐结晶和累积，这可能堵塞甚至物理损坏蒸发器。这不可避免地导致蒸发速率显著下降和长期运行稳定性差[41], [42], [43], [44], [45], [46]。
因此，本工作开发了一种复合气凝胶蒸发器（称为CCPP蒸发器），用于光热-电热耦合蒸发，分别采用炭黑（CB）、碳纤维（CF）、聚氨酯（PU）泡沫和聚乙烯醇（PVA）作为光热材料、电热材料、骨架和气凝胶前驱体。CB具有宽带紫外-可见光吸收特性，能高效地将阳光转化为热量。作为柔性电热基底，CF在低电压下提供稳定可调的焦耳热，在低光或黑暗条件下维持界面加热。PU泡沫骨架使蒸发器能够自漂浮，限制热量散失，并减少PVA用量。此外，PVA气凝胶不仅起到热绝缘作用，还使蒸发器具有超亲水性，使浓缩盐卤液回流至进水中，从而实现排盐。因此，CCPP蒸发器表现出卓越的蒸发速率、电导率、稳定性和排盐性能，为全天候海水淡化铺平了道路。
