近日，設施所設施農業新技術團隊在國際Top期刊Energy（中科院一區，IF=8.857）發表題為“Balancing energy harvesting and crop production in a nanofluid spectral splitting covering for an active solar greenhouse”的研究論文。該研究基於納米流體光譜分頻技術，既能為植物生長提供適宜環境，又降低了溫室降溫能耗，實現了太陽能高效利用。設施所袁餘博士為該論文第一作者。

　　“萬物生長靠太陽”，溫室自身就是直接利用太陽能的農業建築設施。太陽光譜分布範圍非常寬，而作為光信號調節植物生長的光譜占總太陽光譜的很少一部分。目前，據報道的太陽光譜中參與植物光合作用的光譜主要分布在紫外光（300 nm）到遠紅光（800 nm），參與植物光合作用的中間色素葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素在此波段內有較強的吸收峰。然而，剩下的大於800 nm波長的輻射能並沒有直接參與植物光合作用，且進入溫室後會使室內溫度升高。溫室在不通風開窗情況下，夏季溫室內的溫度最高能達到55℃以上。因此，如何有效利用植物作用光譜（PAS: Plant active spectrum, 300 ~ 800 nm）能量用於植物生長，而收集引起溫室效應的熱作用光譜（HAS: Heat active spectrum, > 800 nm）輻射能量進行再利用，對減少溫室能源消耗和提高太陽能利用效率具有重大意義。

　　本文研究了一種應用於溫室覆蓋層的納米流體光譜分頻（NSS）技術，以實現作物和能源的聯產。NSS是由厚度為10 mm、體積分數為0.005%的ATO-WO3納米流體作為流動層，在雙層中空結構循環，納米流體的流量為400 L/h。為了研究NSS在溫室中的應用效果以及植物的生長響應，進行了植物栽培試驗和光熱試驗，並對NSS的能量分析和性能評估進行了驗證。結果表明，納米流體光譜分頻器能夠很好地透過PAS而吸收HAS，保證設施植物正常生長的同時又降低了溫室降溫能耗，且產生的熱能為溫室日常運行提供能源。研究拓寬了納米流體在溫室中的應用，是提高溫室太陽能全光譜利用的一種有效方法。

　　本研究工作得到北京市科技計劃項目（Z211100004621002），國家自然科學基金（51806244），廣東省基礎與應用基礎研究基金項目（2020A1515110677），必威betways 協同創新中心項目（XTXM202201），必威betways 創新基金項目（華南設施大棚小氣候熱質傳遞機理及調控優化研究（202202）），國家重點研發項目（2022YFB3604604）等項目的共同資助。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.127706