為了解決淡水永續供應的問題，近年來研究人員開發了許多太陽能海水淡化系統。然而，一個經常遇到的難題是鹽分積累，這會堵塞系統並影響產水率。為了解決這個問題，麻省理工學院和上海交通大學的研究人員從一種自然現像中獲得靈感，即深海洋流是如何受海水密度差異的驅動的，這個過程被稱為溫鹽環流。

研究人員開發出一種新型太陽能海水淡化系統，可生產大量飲用水，並採用一種受海洋啟發的技術來避免鹽堵塞問題。擴大規模後，該系統可提供足夠的飲用水，滿足一個小家庭的日常需求。

研究人員的新系統改進了他們先前的設計，這種類似的概念由稱為”階段”的多層組成。每個階段都包含一個蒸發器和一個冷凝器，利用陽光被動地將鹽分從進水中分離出來。雖然它能有效地利用太陽能蒸發水，但由於鹽分積累，幾天後就會堵塞。於是，研究人員嘗試了一種溫鹽環流的方式來緩解鹽分的累積。

新設計的單級裝置看起來像一個薄薄的盒子，頂部是一種能吸收太陽熱量的深色材料。盒子內部分為上下兩部分。水流過上半部分，天花板上有一層蒸發器，利用太陽熱量加熱和蒸發直接接觸到的水。水蒸氣被輸送到下半部，冷凝器層將水蒸氣空氣冷卻成無鹽的飲用水。

整個箱體是傾斜的，再加上來自陽光的熱能，使水流過時產生漩渦。這種運動有助於使水與上層蒸發層接觸，同時保持鹽的循環，防止鹽沉澱和堵塞。

太陽能海水淡化系統運作原理示意圖

該研究的通訊作者之一徐振元（音譯）說：”我們現在引入了一種更強大的對流，它類似於我們通常在海洋中看到的千米長尺度的對流。當海水暴露在空氣中時，陽光會促使海水蒸發。一旦海水離開海面，鹽分就會殘留下來。鹽的濃度越高，液體的密度就越大，這種較重的水就會向下流動。透過在[一個]小盒子中模擬這種千米範圍內的現象，我們可以利用這一特點來排斥鹽分。”

研究人員發現，他們的系統能在不同鹽濃度的環境中產生淡水，從天然海水到鹽度高出七倍的水。他們說，如果將該系統放大到一個小手提箱大小，每小時可生產4 至6 公升（1.1 至1.6 加侖）水，並可持續使用數年，然後才需要更換零件。

研究人員說，由於該系統的產水率高，鹽排斥率高，使用壽命長，而且是太陽能供電，不需要電力，因此運行該系統的總體成本將比美國生產自來水的成本更低。

研究報告的共同作者楊忠說：”我們的研究表明，這種設備能夠實現較長的使用壽命。這意味著，利用陽光生產的飲用水首次有可能比自來水便宜。這為太陽能海水淡化解決現實問題提供了可能。”

這項研究發表在《焦耳》雜誌。