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綠色、低碳(tan)的(de)太陽能(neng)清(qing)潔水(shui)生(sheng)產技(ji)術(shu)對(dui)(dui)于全球水(shui)資源的(de)可持(chi)續(xu)與(yu)緩解(jie)水(shui)資源危(wei)機具(ju)有(you)重要(yao)的(de)戰略(lve)意義。其(qi)中，具(ju)有(you)代表性的(de)太陽能(neng)光(guang)熱界面蒸(zheng)發(fa)技(ji)術(shu)與(yu)基于空氣水(shui)分(fen)吸附的(de)大氣集(ji)水(shui)技(ji)術(shu)近年來獲得了巨大的(de)國際關注(zhu)度，并取得了一系(xi)列顯(xian)著(zhu)進(jin)展。然而，已有(you)文獻對(dui)(dui)以上(shang)兩項(xiang)新興技(ji)術(shu)的(de)實驗(yan)測試與(yu)數據報道仍存在著(zhu)較大的(de)誤區(qu)與(yu)分(fen)歧，因此亟(ji)需明確針(zhen)對(dui)(dui)上(shang)述兩種技(ji)術(shu)的(de)標(biao)準化測試與(yu)性能(neng)評估的(de)行業(ye)標(biao)準。

鑒于(yu)此，新加坡國立(li)大學(xue)Tan Swee Ching教(jiao)授(shou)等人于(yu)近日在(zai)Nature Sustainability上(shang)發(fa)表了(le)題為(wei)“Best practices for solar water production technologies”的(de)(de)(de)(de)評論文章，該工(gong)作系統剖析了(le)存在(zai)于(yu)太陽能(neng)光(guang)熱蒸(zheng)發(fa)技術與吸附式大氣集(ji)水(shui)技術測(ce)(ce)試、表征與報道過(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)(de)問(wen)(wen)題與誤區，提(ti)出并詳細(xi)討論了(le)應對上(shang)述問(wen)(wen)題的(de)(de)(de)(de)標準(zhun)化測(ce)(ce)試與性(xing)能(neng)評估的(de)(de)(de)(de)最(zui)佳實踐方案，為(wei)相關測(ce)(ce)試制(zhi)定(ding)了(le)行(xing)業規(gui)范和標準(zhun)，為(wei)基于(yu)上(shang)述兩種策略(lve)的(de)(de)(de)(de)太陽能(neng)水(shui)生產(chan)技術的(de)(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)提(ti)供了(le)新的(de)(de)(de)(de)思路。

圖(tu)(tu)片圖(tu)(tu)1：a)太陽能(neng)光(guang)熱界面蒸發(fa)技術，b)吸附式(shi)大氣(qi)集水技術的工作原(yuan)理(li)示意圖(tu)(tu)。

針對于太陽能光熱界面蒸發技術：文章首先強調了可穩定、均勻輸出AM 1.5模擬太陽光的重要性。為了抑制額外的、來自光源與環境熱量的輸入，作者推薦掩模版在光照測試中的使用，并進一步建議對光熱蒸發器進行必要的測試前的封裝，以減少非曝光區域與空氣間的熱質交換。無風環境對于測試數據的有效性與可比性具有至關重要的作用。為盡可能稀釋上述因素的干擾并保持測試數據的準確性，文章建議使用大尺寸的樣品進行光照蒸發的測試。此外，作者后續強調了模擬工具在保障與驗證測試方法的合理效度方面的重要性。

在光(guang)熱蒸(zheng)(zheng)發(fa)領域，一個最具(ju)(ju)代表性的(de)(de)性能參(can)數(shu)是(shi)蒸(zheng)(zheng)發(fa)速(su)率(lv)，然而(er)這一參(can)數(shu)無法真實反映(ying)單位面積和時(shi)間下所(suo)使用蒸(zheng)(zheng)發(fa)器的(de)(de)產水量(liang)。這是(shi)因為蒸(zheng)(zheng)發(fa)速(su)率(lv)是(shi)由(you)觀測體(ti)系質(zhi)量(liang)的(de)(de)減少（mass loss）測得(de)，忽視了系統的(de)(de)冷(leng)凝(ning)過程(cheng)，而(er)真正具(ju)(ju)有(you)現實意(yi)義的(de)(de)產水能力，即水收(shou)集(ji)速(su)率(lv)，應該(gai)測試質(zhi)量(liang)的(de)(de)增(zeng)加(jia)（mass gains）。在文章中，作者著重強調了報道水收(shou)集(ji)速(su)率(lv)的(de)(de)重要性，并詳細探討(tao)了近期可實現高(gao)效(xiao)光(guang)熱蒸(zheng)(zheng)發(fa)冷(leng)凝(ning)的(de)(de)參(can)考策略。

除鹽(yan)離子濃(nong)度外，文章指出有(you)機(ji)與微生物(wu)檢測(ce)也是完備(bei)的(de)(de)水質檢測(ce)過程中(zhong)必不(bu)可少(shao)的(de)(de)環節(jie)(jie)，同樣(yang)應該受(shou)到學(xue)界(jie)的(de)(de)重視。作者進一步制定(ding)了(le)微納結構下光(guang)熱(re)界(jie)面(mian)蒸發焓的(de)(de)調節(jie)(jie)機(ji)制與評估(gu)標準，為(wei)明(ming)確光(guang)熱(re)蒸發機(ji)制提供了(le)理(li)論(lun)依據。

針對于太陽(yang)能驅(qu)動(dong)的(de)吸附(fu)式(shi)大氣集水(shui)技術：文(wen)章(zhang)首先強調了(le)(le)全濕度等溫(wen)吸附(fu)測試(shi)的(de)重要性，并(bing)著(zhu)重推(tui)薦了(le)(le)0-20%濕度區間(jian)的(de)探索，因(yin)為闡明低濕度下(xia)的(de)吸附(fu)行(xing)(xing)為可以更好地幫助理解固氣交互過程與吸附(fu)位(wei)點的(de)取向問題，并(bing)益于指(zhi)導(dao)適用于干旱氣候的(de)高性能吸附(fu)劑材料的(de)設計。作者(zhe)同時推(tui)薦了(le)(le)多溫(wen)度的(de)等溫(wen)吸附(fu)測試(shi)與多壓力(li)的(de)等壓脫附(fu)測試(shi)，用以模擬并(bing)預測大氣集水(shui)材料在(zai)不同工況下(xia)的(de)運(yun)行(xing)(xing)特(te)性。值得注意(yi)的(de)是，文(wen)章(zhang)指(zhi)出(chu)大氣水(shui)吸附(fu)與脫附(fu)動(dong)力(li)學(xue)更適合采用大尺(chi)寸器件進行(xing)(xing)實驗評估，而(er)不建議使用顆粒(li)、粉末等小尺(chi)寸樣品進行(xing)(xing)測試(shi)，因(yin)為前者(zhe)可以較為真實的(de)還(huan)原現實運(yun)行(xing)(xing)場景(jing)中材料內部(bu)的(de)熱質傳遞情(qing)形。

另一個(ge)(ge)阻(zu)礙大氣集(ji)(ji)水(shui)領域不(bu)同材料(liao)(liao)之間比較的現(xian)狀是，文獻往往采用不(bu)同的核心(xin)性能(neng)參數(shu)進行選擇性進行報道，矛盾(dun)點主要(yao)在于(yu)質(zhi)(zhi)量(liang)產(chan)率(lv)（litre/kg·day）與面(mian)積(ji)(ji)產(chan)率(lv)（litre/m2·day）。文章(zhang)作者認為，以上兩(liang)個(ge)(ge)參數(shu)對(dui)于(yu)大氣集(ji)(ji)水(shui)材料(liao)(liao)的評估都具有(you)重要(yao)的參考價值，值得同時報道，因(yin)為同時實現(xian)高的質(zhi)(zhi)量(liang)產(chan)率(lv)與面(mian)積(ji)(ji)產(chan)率(lv)至關(guan)重要(yao)，這是由于(yu)，在未來(lai)理想(xiang)的大氣集(ji)(ji)水(shui)材料(liao)(liao)/裝置應(ying)同時具備小(xiao)型化、輕便、高產(chan)水(shui)率(lv)的特(te)點。

此外，受限于不(bu)同(tong)(tong)的工作模式與循(xun)環(huan)次數，大氣(qi)集水材(cai)料與裝置的日產水率難以(yi)準確比較(jiao)。鑒于此，作者建議對(dui)吸(xi)附(fu)劑材(cai)料的脫(tuo)附(fu)能量(liang)(liang)需求(qiu)進(jin)行定(ding)量(liang)(liang)評(ping)估，即報道吸(xi)附(fu)劑材(cai)料在(zai)單位(wei)能量(liang)(liang)輸入下的產水量(liang)(liang)（specific water yield:litre/kWh）。在(zai)總日射量(liang)(liang)一(yi)定(ding)的情況下，可以(yi)有(you)效(xiao)預估不(bu)同(tong)(tong)材(cai)料的產水率極限，從而(er)擺脫(tuo)不(bu)同(tong)(tong)工作模式與循(xun)環(huan)條件的限制。

太陽(yang)能驅動的(de)清潔(jie)水(shui)生產技(ji)術本身具(ju)有綠色可(ke)持續的(de)優(you)勢，所(suo)以其應用階段的(de)可(ke)持續性很大(da)限(xian)度上(shang)由材料(liao)本身所(suo)決定。然而制(zhi)備千克(ke)級別的(de)、具(ju)備擴大(da)化潛力的(de)高(gao)性能材料(liao)依舊(jiu)是一個(ge)重(zhong)大(da)挑戰，因此文章在最后強調了報(bao)道成本分析與合(he)成制(zhi)備過程的(de)重(zhong)要(yao)性與現實意義。