作者:朱嘉 来源:《国家科学评论》 发布时间:2019/5/13 14:18:12
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NSR综述:太阳能利用方式之“界面光-蒸汽转换”


 

在利用太阳能的各种方式中,太阳能光-热转换,也就是将光能直接转化为热能,是最古老、最直接、最普遍的方式之一。然而由于太阳能辐射功率密度低、辐射波段宽,太阳能的热利用效率还有待提高。

近年来,一种传统的太阳能光-热转换方式,太阳能光-蒸汽转换,重新引起了人们的研究兴趣。顾名思义,太阳能光-蒸汽转换是指通过光吸收体捕获太阳能并用以加热水体,使其发生相变转化为蒸汽。如果我们进一步将微纳结构与光热转换技术相融合,将光热转换过程局域在液气界面附近很薄的水层内,即为“界面太阳能光-蒸汽转换”。与体相加热相比,界面转换方法的能量转换效率大为提高,为海水淡化、污水处理、杀菌、分馏等诸多应用领域提供了新的思路。

近期,《国家科学评论》发表了由南京大学朱嘉课题组撰写的综述文章:The revival of thermal utilization from the Sun: interfacial solar vapor generation。该综述明确了界面光-蒸汽转换技术的发展历程,给出了其基本概念、宏观热力学和微观动力学过程的物理图像,凝练了衡量光蒸汽转换过程的四个性能指标:蒸汽产生速率、蒸汽温度、转移效率、响应时间。

该综述还从光学调控、热学管理、水通道设计三个角度出发,着重介绍了界面光-蒸汽转换系统的设计思路和最新进展。文章最后列举了界面光-蒸汽转换相关的可能应用,并总结了基础和应用层面的机遇与挑战,探讨了可能的未来发展方向。

论文相关信息:https://doi.org/10.1093/nsr/nwz030

 
 
 
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