工程師升級古老的太陽能技術 以近乎完美的效率凈化水

利用太陽能蒸發(fā)和凈化水的想法是古老的。據報道，希臘哲學家亞里士多德在2000多年前曾描述過這樣一個過程。

現(xiàn)在，研究人員正在將這項技術引入現(xiàn)代，用它來報告水的消毒量，這是他們報告的創(chuàng)紀錄的速度。

通過將黑色碳浸紙以三角形形狀覆蓋并用它來吸收和蒸發(fā)水，他們開發(fā)了一種利用太陽光產生近乎完美效率的清潔水的方法。

“我們的技術能夠以比理論上在自然陽光下計算的速度更快的速度生產飲用水，”首席研究員喬喬強博士說，他是布法羅大學工程與應用科學學院電氣工程副教授。

正如Gan解釋的那樣，“通常，當太陽能用于蒸發(fā)水時，一些能量會因周圍環(huán)境的熱量損失而浪費。這使得該過程的效率低于100%。我們的系統(tǒng)有一種吸收熱量的方法。從周圍的環(huán)境中，讓我們實現(xiàn)近乎完美的效率。“

低成本技術可以在資源稀缺的地區(qū)或自然災害發(fā)生的地區(qū)提供飲用水。5月3日發(fā)表在“ 高級科學 ”雜志上的一項研究中描述了這些進步。

Gan，Song和其他同事已經推出了一個創(chuàng)業(yè)公司Sunny Clean Water，將這項發(fā)明帶給了需要它的人。在NSF小企業(yè)創(chuàng)新研究計劃的支持下，該公司正在將新的蒸發(fā)系統(tǒng)整合到太陽能蒸餾器的原型中，這是一種太陽能凈水器。

“當你與在災區(qū)工作的政府官員或非營利組織交談時，他們想知道：'你每天可以產生多少水?' 我們有一項提高日常表現(xiàn)的策略，“宋說。“太陽能仍然是迷你冰箱的大小，我們估計每天可以產生10到20升的清潔水。”

使一項古老的技術現(xiàn)代化

太陽劇照已經存在了很長時間。這些裝置利用太陽的熱量蒸發(fā)水分，留下鹽，細菌和污垢。然后，水蒸氣冷卻并返回液態(tài)，此時將其收集在干凈的容器中。

該技術具有許多優(yōu)點。這很簡單，電源 - 太陽 - 幾乎無處不在。但不幸的是，即使是最新的太陽能靜止模型在蒸發(fā)水方面效率也不高。

他們技術的核心組成部分是一張?zhí)冀?，折疊成倒“V”形，就像鳥屋的屋頂一樣。紙的底部邊緣懸掛在一個水池中，像餐巾一樣吸收液體。同時，碳涂層吸收太陽能并將其轉化為熱量以進行蒸發(fā)。

正如甘解釋的那樣，紙張的傾斜幾何形狀通過削弱照射它的陽光強度來保持冷卻。(平面會受到太陽光線的直接撞擊。)由于大多數(shù)碳涂層紙都處于室溫下，它可以從周圍區(qū)域吸收熱量，補償汽化過程中經常發(fā)生的太陽能損失。處理。

使用這種設置，研究人員蒸發(fā)2.2升相當于水每小時每平方米由正規(guī)太陽照亮的面積，超過1.68升的理論上限，根據新的研究。該團隊在實驗室進行了測試，使用太陽模擬器以一個普通太陽的強度產生光。

“大多數(shù)致力于太陽能蒸發(fā)技術的團隊正在努力開發(fā)先進的材料，如金屬等離子體和碳基納米材料，”Gan說。“我們專注于使用極低成本的材料，并且仍然能夠實現(xiàn)創(chuàng)紀錄的性能。

“重要的是，這是我所知道的唯一一個例子，當您考慮太陽能輸入時，太陽能蒸發(fā)過程的熱效率為100%。通過開發(fā)蒸汽低于環(huán)境溫度的技術，我們?yōu)樘剿魈娲穭?chuàng)造了新的研究可能性高溫蒸汽發(fā)生。“