成 果 简 介

应用场景

通过对木材可降解生物质材料以及太阳能的综合利用，基于构筑光热可控的木材表界面以实现太阳能海水淡化的技术路线，开发了一种稳定高效、易于获得、可重复使用和低成本的太阳能界面蒸发淡水收集装置。应用在2020年4月份8：00到18:00之间的中国哈尔滨市东北林业大学，测试蒸发装置在不同光照强度和不同天气与温度的室外环境条件下的蒸发性能。

主要解决的问题

提出一种基于木材表界面光热可控构筑的界面光热原理的太阳能海水蒸发淡化收集装置。增强太阳光的收集，提高蒸发界面对可见光吸收效率，达到高效的太阳能海水蒸发淡化效果。同时促进水蒸汽加速冷凝和淡水收集，并且该装置能够自动或半自动进行海水淡化，便于完成木质蒸发器材料更换和清理等各个功能性问题，使之能够利用太阳能进行稳定高效、高品质的海水淡化，满足世界卫生组织淡水饮用标准。最终实现太阳能海水淡化过程的智能化、人性化，进一步推进太阳能海水淡化的产业化进程。

技术要点

（1）基于界面光热原理，建立木材仿生表界面功能化及界面光热特性的理论体系，为木材生物质材料应用于太阳能海水淡化及收集提供理论与技术基础。

（2）环保、低成本的天然木材作为太阳能蒸汽发生器，具有毛细管超快输水，多孔结构的低导热系数利于降低水体的热损失，获得优异的蒸发性能。

（3）通过碳化木材表面、制备光热涂层，提高光热转化效率。并且受蝴蝶鳞片天然陷光结构的启发，在处理木材表面构筑光热可控仿生微纳结构，将入射光分散到各个角度增加光程，有效降低表面光热损失，通过改变界面蒸发层结构来提高蒸发界面对可见光吸收效率。

（4）太阳方位角和太阳高度角的变化影响装置对太阳能的获取，优化设计装置顶部的聚合结构与位置排列。结合水蒸气的冷凝和淡水收集设计合适的冷凝板与导流系统。

（5）水循环智能控制设计，采用最简洁的系统实现海水的自动补给、淡水的出水饮用等功能。木质太阳能蒸发器有寿命期限，在较为封闭的蒸发系统中能够易操作实现对木材生物质材料的更换与清理。

应用成效

在减少碳排放，尽快实现碳达峰、碳中和的大背景下，基于界面光热原理的太阳能海水蒸发淡化技术成为获取清洁淡水的新出路。木材基的太阳能界面蒸发淡水收集装置生产的淡水水质满足世界卫生组织淡水饮用标准。蒸发装置不仅为发现木材作为未来高效海水淡化的低成本、可扩展、高效蒸发提供了可能性，而且积极推进农林生物质资源综合利用的产业转化与应用推广，有利于节能减排和带动新兴产业的发展，具有重要的研究意义和实际应用价值。

适用范围

基于木材表界面光热可控构筑的太阳能海水淡化收集装置可在有太阳光照射及阴天等的外界环境下使用，可推广应用在海边、咸水湖边、咸水沼泽等咸水水域或者公园湖边等便于人们获取清洁淡水以及用于污水、废水的净化处理。

联 系 人：孟庆焕

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