工程師升級(jí)古老的太陽能技術(shù) 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(jù)報(bào)道，希臘哲學(xué)家亞里士多德在2000多年前曾描述過這樣一個(gè)過程。

現(xiàn)在，研究人員正在將這項(xiàng)技術(shù)引入現(xiàn)代，用它來報(bào)告水的消毒量，這是他們報(bào)告的創(chuàng)紀(jì)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(chǎn)生近乎完美效率的清潔水的方法。

“我們的技術(shù)能夠以比理論上在自然陽光下計(jì)算的速度更快的速度生產(chǎn)飲用水，”首席研究員喬喬強(qiáng)博士說，他是布法羅大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院電氣工程副教授。

正如Gan解釋的那樣，“通常，當(dāng)太陽能用于蒸發(fā)水時(shí)，一些能量會(huì)因周圍環(huán)境的熱量損失而浪費(fèi)。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(shí)現(xiàn)近乎完美的效率。“

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

Gan，Song和其他同事已經(jīng)推出了一個(gè)創(chuàng)業(yè)公司Sunny Clean Water，將這項(xiàng)發(fā)明帶給了需要它的人。在NSF小企業(yè)創(chuàng)新研究計(jì)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(dāng)你與在災(zāi)區(qū)工作的政府官員或非營(yíng)利組織交談時(shí)，他們想知道：'你每天可以產(chǎn)生多少水?' 我們有一項(xiàng)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(jì)每天可以產(chǎn)生10到20升的清潔水。”

使一項(xiàng)古老的技術(shù)現(xiàn)代化

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

該技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)。這很簡(jiǎn)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(shù)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(gè)水池中，像餐巾一樣吸收液體。同時(shí)，碳涂層吸收太陽能并將其轉(zhuǎn)化為熱量以進(jìn)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(qiáng)度來保持冷卻。(平面會(huì)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(bǔ)償汽化過程中經(jīng)常發(fā)生的太陽能損失。處理。

使用這種設(shè)置，研究人員蒸發(fā)2.2升相當(dāng)于水每小時(shí)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(jù)新的研究。該團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測(cè)試，使用太陽模擬器以一個(gè)普通太陽的強(qiáng)度產(chǎn)生光。

“大多數(shù)致力于太陽能蒸發(fā)技術(shù)的團(tuán)隊(duì)正在努力開發(fā)先進(jìn)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?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的性能。

“重要的是，這是我所知道的唯一一個(gè)例子，當(dāng)您考慮太陽能輸入時(shí)，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(shù)，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。“