近期，U钱包APP SERVER联合山东海化集团有限公司和山东科技大学以《界面光热蒸发膜用于卤水蒸发的技术可行性评估》为题，在化工领域知名期刊《化工进展》发表研究论文。U钱包APP SERVER杨扬和山东海化集团有限公司刘建路为通讯作者。

研究背景

莱州湾地下卤水虽储量丰富，但长期开采导致资源量锐减及浓度骤降，已严重威胁依赖地下卤水制盐的盐化工产业链的可持续开展。与此同时，传统盐田滩晒制盐法尽管是一种绿色低碳的生产方式，却存在蒸发效率低、需占用庞大蒸发场地的缺点，这与沿海滩涂光伏发电等高质量开展项目相冲突。作为一种新兴的太阳能光热蒸发技术，界面光热蒸发技术可将太阳能以热能形式聚焦于有限的界面空间内，大幅提升热能利用率及蒸发速率。然而，现有界面蒸发研究多聚焦于U钱包APP SERVER场景（封闭体系，蒸发效率受环境影响较小），而卤水蒸发应用环境为收集浓缩水的敞开体系，蒸发效率受环境影响较大。两者应用环境的显著差异，造成了蒸发器设计模式的偏差。针对上述问题，研究团队以U钱包APP SERVER自主研发的Janus型光热转换膜作为关键材料，以卤水蒸发为应用场景，系统探究了不同膜铺展形式及蒸发环境对蒸发效率的影响，为光热转换膜在实际卤水蒸发中投入应用的可行性给予了支撑和指导。

主要内容

研究从实验室封闭环境、户外非现场条件到盐田现场，召开了多尺度、多场景的系统性蒸发试验。在实验室平方厘米级标准测试条件下，针对1.5 cm×1.5 cm膜片召开3种铺展形式的蒸发试验。结果显示，平铺及两种立体悬挂形式的光热膜蒸发速率分别为无覆膜自然蒸发速率的3.16倍、4.05倍和4.18倍。即便光照强度降至标准太阳光强的25%，平铺覆膜状态的蒸发速率依然高于1个标准太阳光强下的自然蒸发速率。在户外平方分米级非现场条件下，平铺形式光热膜的蒸发效率仅为自然蒸发的1.15~1.20倍，明显低于实验室测试结果。研究分析认为，户外风力引起的空气对流反而增加了膜表面的热量散失，对蒸发起到抑制作用。为此，团队创新性地将Janus膜立体折叠构建风道，形成由原有气-液第一蒸发界面、Janus膜正面第二蒸发界面及背面第三蒸发界面构成的三重蒸发界面，可充分借助风能驱动高效蒸发。顺利获得调整折叠次数和悬挂高度，蒸发速率提升至约3倍。在户外平方米级测试池中，采用立体悬挂形式召开蒸发试验——日间平均蒸发量接近自然蒸发的3倍，弱光甚至无光时段也达2.54倍。在盐田现场标准蒸发测试池中，进一步开发出漂浮式和悬挂式两种光热膜组件进行平行试验。结果表明，漂浮式光热膜的周平均蒸发量为自然蒸发的2.93倍，悬挂式为2.14倍。两者差异主要源于蒸发面积及供水模式的不同。

图5. 立体折叠形式光热转换膜卤水蒸发示意图

研究意义

该研究系统验证了Janus光热界面蒸发膜应用于卤水浓缩的技术可行性，揭示了光热膜铺展形式与蒸发环境对蒸发效率的影响规律，同时，指出后续规模化应用中需解决卤水传输速率与蒸发速率的动态平衡问题。

本研究得到了山东省重点研发计划、山东省企业创新项目、山东省海洋科技成果转移转化中心（创新创业共同体）“揭榜挂帅”项目的支持。

论文链接：10.16085/j.issn.1000-6613.2025-0635