科學(xué)家們開發(fā)了一種低成本、高效率的技術(shù),利用太陽能從海水中去除鹽分,生產(chǎn)安全的飲用水。盡管地球上有大量的水,但其中大部分是不可飲用的海水。淡水只占總數(shù)的2.5%左右,因此世界上大部分地區(qū)都經(jīng)歷著嚴(yán)重的缺水問題。
在AIP出版社出版的《AIP進(jìn)展》中,中國的科學(xué)家報(bào)告了一種由太陽能驅(qū)動(dòng)的高效海水淡化裝置的開發(fā)。該設(shè)備包括一個(gè)含鈦層,即TiNO,或氮化鈦氧化物,能夠吸收太陽能。鈦氧化物被沉積在一種特殊的紙和泡沫上,使太陽能吸收器漂浮在海水上。
當(dāng)太陽光照射到鈦層時(shí),它迅速加熱并使水汽化。通過將該裝置放在一個(gè)帶有傾斜石英屋頂?shù)耐该魅萜髦?,水蒸氣可以被冷凝和收集從而產(chǎn)生大量的淡水。
"在太陽能領(lǐng)域,TiNO是一種常見的商業(yè)太陽能吸收涂層,廣泛用于太陽能熱水系統(tǒng)和光伏裝置中,"作者張超說。"它具有較高的太陽吸收率和較低的熱輻射率,可以有效地將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能"。
研究人員開發(fā)了一種使用被稱為磁控濺射的技術(shù)來沉積一層TiNO的方法。他們使用了一種被稱為Airlaid紙的特殊類型的高孔隙紙作為一種吸水材料,從海水庫中供水,它是由木纖維制成的,通常用于一次性尿布。
蒸發(fā)裝置包括三個(gè)部分:頂部的TiNO層,熱絕緣體,以及底部的氣墊紙。隔熱層是聚乙烯泡沫,它有許多充滿空氣的孔隙,可以捕獲熱量,使多層裝置漂浮在海水水庫的頂部,最大限度地減少對周圍環(huán)境的熱量損失。用作TiNO太陽能吸收器基材的多孔氣墊紙可以重復(fù)使用和回收30次以上。
TiNO表面的鹽分沉淀可能會干擾效率,但研究人員發(fā)現(xiàn),即使經(jīng)過很長一段時(shí)間,表面也沒有形成鹽層。他們認(rèn)為,紙張的多孔性吸走了可能在表面形成的鹽分,使其回到了海水庫中。
普通海水的鹽度是每升超過75000毫克的鹽。普通飲用水的鹽度約為每升200毫克。海水淡化裝置能夠?qū)⒑K柠}度降低到每升2毫克以下。
這種海水淡化技術(shù)的低成本、高效率和無污垢的結(jié)合表明它有可能幫助解決世界上的淡水短缺問題。
原標(biāo)題:低成本、高效率的太陽能海水淡化技術(shù)