长期以来,缺水危机一直威胁着人类社会的发展。据估计,目前世界上有一半的人口生活在缺水地区,到2050年,全球缺水人口将达到50亿。海水是收集淡水的潜在可用资源。然而,低成本、节能环保的海水淡化仍然是一个挑战。利用可持续的太阳能驱动水蒸发(SSG)系统是一种非常有前景的海水淡化和废水净化技术,引起了人们的极大研究兴趣。目前许多研究论文都会报道太阳能到蒸汽的转化效率(solar-to-vapor conversion efficiency,STV效率)来衡量SSG系统的性能。但是这个STV效率并不符合传统能量转换效率定义。传统的能量转换效率一般指单一的能量转换为另一种能量形式,转换效率不超过100%。水蒸发过程中,能量输入既包含太阳能也包含通过热交换从环境中捕获的能量,而STV效率计算时,分母只有太阳能,所以STV效率上限并不是100%。对于二维的SSG,STV效率能一定程度反映蒸发器的性能,但是随着各种三维SSG的发展,STV效率已不再能客观反映蒸发器的性能。一方面,因为目前有很多研究论文将STV效率和光热转换效率搞混。光热转换效率定义为光热材料产生的热量比太阳能,这是一个严格的能量转换效率,其理论上限是100%。因此,STV效率和光热转换效率是两个不同的物理概念。很多研究论文用STV效率来计算光热转换效率是不严谨的。另一方面,设计冷蒸发面来增加暗蒸发、设计界面降低水的蒸发焓等手段都可以有效提高水蒸发速率,但是STV效率不一定会增加。过分关注STV效率可能会制约太阳能水蒸发技术发展。因此,本观点文章呼吁相关研究人员应当谨慎报道太阳能水蒸发器的效率。
文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/solr.202300004