低成本高效太陽能裝置可將海水轉化為可飲用水
目前,科學家正在開發一種低成本、高效率的技術,利用太陽能去除海水中的鹽分,製造安全的飲用水。儘管地球上有充沛的水資源,但大部分都是不可飲用的海水,淡水僅佔水資源總量的2.5%左右,因此地球上很多地區存在著嚴重的水資源短缺現象。
目前,我國科學家研製了一種以太陽能作為動力的高效海水淡化裝置,它是由含鈦層TiNO,或者氧化鈦組成,能夠有效吸收太陽能。TiNO被沉積在一種特殊類型的無塵紙和泡沫上,這樣太陽吸收器就可以漂浮在海面上。
當陽光照射在該裝置的含鈦層時,會迅速加熱並使海水蒸發,通過在該裝置中放一個帶有傾斜石英材料頂部的透明容器,可以冷凝並收集水蒸汽,從而產生大量淡水。
研究報告作者稱,在太陽能應用領域,TiNO是一種常見的商業太陽能吸收塗層,廣泛應用於太陽能熱水系統和光伏機組,它具有較高的太陽能吸收率和較低的熱輻射率,能有效地將太陽能轉化為熱能。
研究人員開發了一種叫做磁控濺射的技術,可使TiNO層沉積下來,他們使用一種特殊類型的高滲透性紙——無塵紙,作為吸水材料從海水池中吸水,無塵紙是由木質纖維製成的,通常用於一次性尿布。
該蒸發裝置包括3個部分:頂部TiNO層、熱絕緣層和底部無塵紙,這裡的熱絕緣層是聚乙烯泡沫塑料,有許多充滿空氣的孔狀結構,能夠捕獲熱量,使這個多層裝置漂浮在海水池上,最大限度地減少對周圍環境的熱量損失。
無塵紙可作為TiNO太陽能吸收體的基質,可重複使用和回收30多次。最初研究人員猜測TiNO層表面的鹽沉澱可以影響工作效率,但研究人員發現,即使操作很長一段時間,TiNO層表面也沒有形成沉澱鹽物質。他們認為,無塵紙具有多孔滲透性,可以吸附任何在該紙表面形成的鹽,使其返回到海水池中。
普通海水含鹽量大於75000毫克/升,普通飲用水含鹽量大約200毫克/升,海水淡化裝置能將海水鹽度降至每升2毫克以下。
目前,這種最新海水淡化技術成本低、效率高、不結鹽垢,這表明它有潛力幫助解決世界淡水短缺問題。