Page 11 - 《精细化工》2022年第10期

第 39 卷第 10 期 精 细 化 工 Vol.39, No.10
2022 年 10 月 FINE CHEMICALS Oct. 2022

综论
太阳能界面蒸发协同发电：进展与展望

李吉焱，刘美辰，景艳菊，朱照琪，孙寒雪

（兰州理工大学 石油化工学院，甘肃 兰州 730050）

摘要：太阳能界面蒸发（SIE）是将太阳能集中于“空气-水”的界面处加热，进行高效产气，实现海水淡化的
过程，其可有效解决淡水资源短缺和能源转换效率低等问题。随着光热材料及集成系统的快速发展，界面蒸发
器的功能不断优化，促进了该技术在水处理、蒸汽杀菌、稀缺资源富集和联产发电等领域的应用。该文结合 SIE
协同发电的最新研究进展，梳理 SIE 协同发电的机理，分析 SIE 协同发电装置的设计要点，总结 SIE 协同发电
的实际应用现状，并展望其未来的发展及挑战。
关键词：太阳能界面蒸发；光热材料；热电化学；蒸发发电；连续式发电装置
中图分类号：TK519 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 10-1945-09

Solar interface evaporation collaborative power generation:
Progress and prospect

LI Jiyan, LIU Meichen, JING Yanju, ZHU Zhaoqi, SUN Hanxue
（School of Petrochemical Technology, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, Gansu, China）

Abstract: Solar interface evaporation (SIE) is a process of concentrating solar energy at the "air-water"
interface for heating, efficient gas production and seawater desalination, and can effectively solve the
problems of fresh water resource shortage and low energy conversion efficiency. With the rapid development
of photothermal materials and integrated systems, the function of interface evaporator is constantly
optimized ,which promotes the application of this technology in water treatment, steam sterilization, rare
resource enrichment and cogeneration power generation. Based on the latest research progress of SIE
cooperative power generation, this paper combines the mechanism of SIE cooperative power generation, the
mechanism of SIE collaborative power generation was discusses, the key design points of generation device
were analyzed, the application status quo was summarized, and the future development and challenges of
SIE were proposed.
Key words: solar interface evaporation; photothermal materials; thermoelectric chemistry; evaporative
power generation; continuous power plant

太阳能界面蒸发（SIE）系统克服了传统的太阳 和改善 PMs 的性能。目前，PMs 按种类分为碳基材
[2]
[1]
[4]
[3]
能蒸发过程中对整个水体进行加热而导致热损失的 料 、生物质材料 、天然矿物材料 、聚合物材料 、金
[5]
缺点，加热区域聚焦于光热材料表面的薄层空气- 属-半导体材料 等。不同类型的 PMs 优缺点不同。
水界面处，提高了太阳能的利用率，已成为海水淡 如：碳基材料虽然能够在较宽的波长范围内表现出
化领域的关键技术。光热材料（PMs）作为 SIE 系 良好的光吸收能力，尤其是石墨烯、碳纳米管、碳
统的核心部件，其设计重点在于宽频带的高光吸收、 化物等是普遍的光吸收材料，但制备碳基材料需要
热管理、水-气传输 3 个方面。近年来，基于上述 3 消耗较高的能耗 [6-7] 。生物质材料在自然界中来源广
个 PMs 设计原则，研究者们做了大量的工作来制备 泛，成本低，但均质性不强、易腐败、易降解的缺

收稿日期：2022-06-15; 定用日期：2022-08-04; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220551
基金项目：国家自然科学基金项目（52066012，21975113）；甘肃省自然科学基金项目（20JR5RA446）；兰州理工大学红柳优秀青年
人才支持计划
作者简介：李吉焱（1986—），女，副教授，E-mail：lijiyan3@163.com；lijiyan@lut.edu.cn。