【研究背景】

100°C以上的过热太阳能蒸汽发电对于许多重要应用（如杀菌）至关重要，但在自然波动的低通量太阳能照明下实现这一点很有挑战性，并且通常需要加压和使用昂贵的光学集中器。

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为应对上述挑战，上海交通大学研究团队提出了一种通过将界面蒸发设计集成到太阳能真空管中，演示了在环境压力和低通量太阳能照明下产生过热蒸汽的过程。在管内，由高效的基于局部加热的蒸发器产生的水蒸气在没有加压的情况下被热交换器进一步加热成过热蒸汽。目前，该文以“High-Efficiency Superheated Steam Generation for Portable Sterilization under Ambient Pressure and Low Solar Flux”为题在《ACS Appl. Mater. Interfaces》（JCR: Q1, IF2022=9.5）上发表。文章通讯作者为上海交通大学材料学院邓涛教授。

【文章解读】

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图1. 便携式界面蒸发的太阳能蒸汽发生器装置原理图。

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图2. 太阳能蒸发器中关键部分表征。

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图3. 太阳能蒸发器的光热蒸发性能表征。

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图4. 太阳能蒸汽杀菌性能。

【文章总结】

该文通过融合成熟的太阳能真空管技术和最近出现的界面蒸发设计，证明了在环境太阳能照明下高效稳定地产生过热太阳能蒸汽。证明了产生的蒸汽对孢子和细菌的有效杀菌作用。1.0 sun下，蒸汽温度可在102至165°C之间调节，太阳能到蒸汽的转换效率可在26%至49%之间调节。由于太阳能真空管和界面蒸发设计的热损失最小，它能够在121°C以上的环境波动太阳能照明下稳定产生蒸汽，平均太阳能通量为～600 W/m2。所报道的基于界面蒸发的过热太阳能蒸汽发生器消除了对太阳光聚焦的需要。助于将环境太阳能热技术的使用扩展到杀菌和其他涉及过热蒸汽使用的领域。

【文献来源】

ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 20, 18466–18474.

DOI：10.1021/acsami.9b04535

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