麻省理工太陽能係統為廉價海水淡化提供了途徑
麻省理工學院的研究人員已經開發出一種太陽能海水淡化系統,與以前的方法相比,它的效率更高,成本更低。在這個系統當中,浮動保溫層上方的封閉水層能夠同時實現熱定位和排鹽。
據估計,人類有三分之二的人受到缺水的影響,發展中國家的許多這樣的地區還面臨著缺乏可靠的電力。因此,廣泛的研究工作集中在如何利用太陽能熱量來淡化海水或苦鹹水。然而,許多這樣的努力都遇到了因鹽分堆積而造成的設備污損問題,這往往增加了複雜性和費用。
現在,麻省理工學院和中國的一個研究小組已經想出了一個解決鹽分積累問題的辦法,在這個過程中,開發了一個比以前的太陽能脫鹽方法更有效、更便宜的脫鹽系統。該過程也可用於處理受污染的廢水或產生蒸汽對醫療儀器進行消毒,所有這些都不需要除陽光本身以外的任何電源。
許多太陽能海水淡化系統的嘗試都是依靠某種燈芯來吸引鹽水通過設備,但這些燈芯很容易受到鹽分積累的影響,而且相對難以清洗。該團隊專注於開發一個無燈芯系統。其結果是一個分層系統,頂部的深色材料吸收太陽的熱量,然後在有孔的材料層上面有一層薄薄的水,坐在一個深的鹽水庫上面。經過仔細的計算和實驗,研究人員確定了鑽過穿孔材料的孔的最佳尺寸,在他們的測試中,這些孔是由聚氨酯製成的。這些孔的直徑為2.5毫米,可以用常見的水刀輕易地製造出來。
這些孔足夠大,允許較溫暖的上層水和下面較冷的水庫之間進行自然對流循環。這種循環自然地將鹽從上面的薄層吸到下面大得多的水體中,在那裡鹽會被充分稀釋,不再是一個問題。這個系統的優點是高性能和可靠的操作,特別是在極端條件下,實際上可以用接近飽和的鹽水工作。而這意味著它對廢水處理也非常有用。
目前太陽能供電的海水淡化的許多工作都集中在新型材料上。但在這個案例中,研究人員使用的是真正的低成本,幾乎是家用材料。其中關鍵是分析和理解驅動這個完全被動系統的對流,這是第一個在沒有吸水結構的情況下做到的海水淡化系統。