摘要：面向碳达峰、碳中和目标,针对当前人们所面临的淡水紧缺和能源危机,研究者们致力于寻找低碳、环保和可持续发展的解决途径。近年来,研究者们对利用“绿色能源--太阳能”和“蓝色能源---海洋”以可持续生产淡水给予极大的关注,试图获得高的能源转化效率以解决淡水与清洁能源两大资源问题,并以此降低碳排放,为碳中和目标助力。界面太阳能光蒸汽转化技术是目前缓解淡水危机极有效的手段之一,凭借其高效的太阳能热利用、出色的光热转化率和高的水蒸发产量而备受关注。界面系统主要包括光吸收器和蒸发装置。其中,碳基光热材料是光吸收器的热门选材之一,尤其生物质碳具有绿色环保、价格低廉、可再生以及变废为宝等优点而颇受欢迎。本文系统地梳理并阐述了基于生物质碳的太阳能光蒸汽转化系统中的材料设计、系统设计、亲水设计、水传输通道设计和抗盐设计,简述了生物质碳的光热转化机理和光热系统的性能评估,最后从实际应用的角度总结了生物质碳在海水淡化和电能生产中的应用研究,并针对当前该领域所面临的挑战和机遇提出了未来几年内的研究热点。

摘要：淡水,乃是具有战略意义的全球性问题,对人类生存、经济发展和社会进步至关重要。面向碳中和、碳达峰目标探寻绿色环保的水淡技术,研究者将目光投向了新兴的太阳能海水淡化技术。近年来,新型界面太阳能光蒸汽转化系统因其高效的产水效率、可编程的蒸发装置和丰富的材料选择而迅速成为海淡技术的典型代表,界面系统的构筑主要包括光吸收器材料设计制备和蒸发装置的构建。在众多光热材料候选者中,气凝胶因其轻质、多孔以及低热导率而脱颖而出,表现出了优异的光吸收、热管理和水输运能力,并为光吸收器和蒸发器一体化提供了极佳的实现途径。如何通过调控气凝胶的组成与结构以及蒸发器的构建,减少其在光蒸汽转化过程中的能量损失,并将其投入实际运用正逐渐成为该领域的研究重点。本文系统地梳理并阐述了近年来气凝胶用于界面太阳能光蒸汽转化技术的研究进展,详细分类讨论了不同材料的光热转化机制以及不同种类气凝胶的性能特点,探讨了气凝胶在海水淡化方面的最新应用,同时分析了其优缺点及所面临的挑战,并简单总结了气凝胶的结构设计与亲疏水改性方法,最后对应用于界面太阳能光蒸汽转化的气凝胶材料进行了总结与展望。