太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，具有来源广泛、清洁无害、可持续等特点。其通过光热转换、光电转换，可以转化为热能、电能等，在现实生活中的应用越来越广泛。除了常见的光伏发电、太阳能电池、太阳能热水器等，太阳能还可以用来做什么？
半导体光催化剂吸收太阳光，可以净化水质，用于人工湖、渔业养殖水体等的治理；利用太阳能光热，实现水蒸发和盐析出分离，将海水变成饮用级淡水，还能高效提盐脱盐……“90后”副教授杨亚威及其团队对太阳能技术展开创新研究，系列研发成果叫人大开眼界。
杨亚威（右一）和团队成员交流。
创业梦圆
科研成果从“实验室”走向“生产线”
“这款产品可以再改进一下，海上风浪大、底座要牢固，体积也可以再小点，方便安装和使用……”近日，记者来到中国西部科技创新港“秦·港孵化器”，西安交通大学杨亚威副教授和他的团队正在沟通新产品——集热管式太阳能界面蒸发海水淡化系统的改进事宜。
记者注意到杨亚威身边的团队成员都很年轻。或是看出记者的疑惑，杨亚威笑着说：“他们是我的学生，有的还是在读博士，带他们参与这些项目，是锻炼他们，以后做学术研究可以少走弯路。”
杨亚威对学生的用心良苦与自身创业经历有关。“把科研成果从‘书架’搬到‘货架’，一路走来，很不容易。”杨亚威感慨道。
杨亚威今年33岁，2019年从西安交通大学电子学博士毕业。整个研究生学习阶段，他从事的都是太阳能光催化微污染水体治理和太阳能光热界面蒸发水盐分离技术的研究，曾发表论文70余篇。但他始终觉得，“纸上得来终觉浅”，科研成果只有真正转化落地到现实场景，社会价值才能得到体现。另一方面，他心里又直打鼓：自己常年在学校搞科研，对市场完全不懂，要把科研成果变成产品，谈何容易？
就在杨亚威踟蹰不前之时，2021年3月，陕西省启动秦创原创新驱动平台建设，各类科创政策接踵而至。借着秦创原和“三项改革”的“东风”，杨亚威的创业梦想照进现实。同年8月，国内首家致力于太阳能零碳治水技术推广和应用的科技型企业——西安秦盛丰科技有限公司在西咸新区能源金贸区注册成立。作为技术负责人，杨亚威有了大展拳脚的机会。
“在西安交通大学国家技术转移中心技术经理人的帮助下，我们拿到了秦创原春种基金100万元的支持，入选秦创原首批‘科学家+工程师’队伍。”杨亚威说，3年来，在西咸新区能源金贸区政策、资金、资源对接等的全方位支持下，企业快速发展，多项科研成果从“实验室”走向“生产线”。
国内首创
晒晒太阳微污染水体就能改善水质
“今年7月，太阳能光催化微污染水体治理技术和产品荣获中国发明协会发明创业奖·创新奖二等奖。这个月，又斩获了中国国际大学生创新大赛（2024）全国总决赛金奖。”杨亚威拿起一块白色薄板，自豪地说。
杨亚威告诉记者，这块不起眼的薄板正是他们的核心技术和产品，属于国内首创。所谓太阳能光催化微污染水体治理技术是将半导体光催化剂负载于载体上，悬浮于水面。吸收太阳光后，半导体光催化剂产生活性自由基，可以分解微污染水体中氮磷等有机污染物，使主要污染物指标全面下降，对于绿藻的杀灭效果尤其明显，可用于渔业养殖水体、城市景观水体、农村黑臭水体、水源地等的原位治理。
“拿渔业养殖来说，为维持水质清洁、保证鱼类健康生长，常见的做法就是循环换水以及投放化学药剂处理尾水。一方面，会造成水资源的大量浪费；另一方面，使用化学药剂也容易造成二次污染、危害水生生物。而且，频繁换水，也会导致水质反复变化，引发鱼类应激，给渔民带来损失。”杨亚威介绍，该技术和产品最核心的是为渔业养殖提供了一种水体原位治理的新范式，即从循环水养殖-尾水处理转变为静态水养殖-零尾水，构建名贵鱼种养殖所需的稳定高水质条件。
“使用我们的产品，只占用鱼塘20%左右的水域面积，悬浮于水面，晒晒太阳即可原位净化水质，无需使用电力、化学药剂、生物剂等其他能源和材料，就可维持水体长效清澈、达标，在减少换水频率的同时，大大提高鱼的存活率。”杨亚威说，不只是渔业养殖，该技术在城市景观水体治理上一样适用，既能净化水质，也能抑制藻类的滋生。
目前，杨亚威等人研发的太阳能光催化原位生态净水模块和净水网两款产品已在福建南平渔业养殖和城市人工湖推广应用。今年7月，中国渔业协会评价“该技术填补了我国太阳能养殖水体治理技术的空白，减少了自然水资源的使用和养殖尾水的排放，为水产养殖提供了新的技术解决方案，将支持该项技术在全国范围的推广应用”。
给点阳光
海水变成饮用水还能高效提盐脱盐
一根高50公分的咖色管子，晒一天太阳，就能获得1升饮用级淡水。有了它，出海捕鱼、海上平台作业，再也不用为出门带多少饮用水、带多了增加船的载重、带少了不够喝而犯愁。
这是杨亚威及其团队的另一项核心技术——太阳能光热界面蒸发水盐分离技术。将太阳能光热聚集在表层水，无需加热整个水体即可快速使水分子蒸发，同时将盐离子分离，实现水蒸发和盐析出分离。
“这项技术的创新在于，仅使用太阳能就能从海水中获取饮用级淡水，也可快速脱盐，实现盐水提盐。”杨亚威讲，基于该项技术，他们形成了两款产品——集热管式太阳能界面蒸发海水淡化系统和光-风-热多能耦合蒸发的浓盐水脱盐系统。
其中，集热管式太阳能界面蒸发海水淡化系统已完成第一代产品的设计，正在进行最后的测试和优化。该产品通过真空集热管吸收太阳能产热，驱动内部盐水进行界面蒸发，冷凝后即可获得饮用级淡水。
光-风-热多能耦合蒸发的浓盐水脱盐系统，是太阳能、风能、环境热能耦合驱动高盐废水进行界面蒸发，蒸汽逸出后，过饱和浓盐水逐渐在下方结晶析出。而盐结晶产物可回收作为融雪剂等生产原料。主要用于盐水提盐、化工高盐废水脱盐等。目前，该产品已在宁夏宁东某化工企业推广。“高效节能是这款产品的最大优势。在海水提盐上，我们比常规日晒蒸发快十倍以上。在高盐废水脱盐方面，与传统三效蒸发结晶方式需要消耗大量电能不同的是，我们仅使用太阳能和风能就能快速脱盐，且设备运行中不会产生任何污染排放。”杨亚威说。
杨亚威表示，也是通过该产品在市场的推广应用，他更加认识到产学研用深度融合的重要性。“最初开发的产品主要利用太阳能，但拿到企业后发现当地风很大，而太阳能只能在白天工作。我们又进行了改进，在太阳能基础上加入风能驱动，设备可以24小时运转。”
“实践是检验理论的唯一途径。通过实践，才能在具体的场景中验证理论的可行性，发现理论的局限性，并在实践中得到修正和完善，才能不断推进科研成果的创新。”据了解，截至目前，杨亚威及其团队已取得专利10余项。杨亚威个人主持多个国家级省部级研究项目，并入选了西安市科协青年人才托举计划、“西安英才计划”青年人才项目、西咸新区“秦创原创新人才”等。
“依托秦创原创新驱动平台，我们会继续加快科研成果转化落地，让更多人感受到太阳能的魔力以及带给未来生活的无限可能。”杨亚威说。
文/图：西安报业全媒体记者 于忠虎 吕聪
编辑：安之
审核：彭彭、文岳
出品：西安报业传媒集团
西安报业·西安日报版权所有
未经许可不得转载、抄袭、摘编
点击阅读原文查看数字报
