一种廉价的木头制成的太阳能蒸发器

2019-10-11 15:53:51

全球约有十亿人无法获得安全的饮用水。将盐水淡化为饮用水可以帮助填补这一危险的空白。但是传统的海水淡化系统在许多地方安装和运行都非常昂贵,特别是在低收入国家和偏远地区。

现在,马里兰大学A. James Clark工程学院的研究人员已经证明了一种成功的原型,该原型是可负担得起的小型淡化的一个关键组成部分:一种廉价的木头制成的太阳能蒸发器。马里兰州能源创新研究所材料科学与工程学副教授胡良兵说,蒸发器产生的蒸汽效率高,维护需求最少。

该设计采用了一种称为界面蒸发的技术,“由于其具有高的太阳能转化效率,低的环境影响以及低成本的便携式设备设计,该技术在应对全球水资源短缺方面显示出巨大的潜力,”胡说。这些功能使其适用于离网水的生产和净化,特别是对于低收入国家。”

界面蒸发器由漂浮在盐水上的薄材料制成。在高级论文中描述高级工作的论文的高级作者胡解释说,蒸发器在顶部吸收太阳热,不断从下方将盐水拉出,并在其顶表面将其转化为蒸汽,留下盐分。

但是,随着时间的流逝,盐会积聚在该蒸发表面上,逐渐降低性能,直到被去除为止。

Hu和他的同事们使用bass木制成的设备将维护工作的需要降到最低,该设备利用了木材的微米级通道的自然结构,该通道将水和养分带到了树上。

研究人员,论文的主要作者Yudi Kuang说,研究人员通过在木材的薄截面上钻出第二个毫米宽的通道阵列来补充这些自然通道。然后,研究人员短暂地将顶表面暴露在高温下,这会使表面碳化,从而吸收更多的太阳光。

在运行中,由于该设备吸收太阳能,因此会通过木材的自然微米级通道吸收咸水。盐从这些细小通道通过其侧面的自然开口自发地交换到更宽的钻孔通道,然后很容易地溶解回到下面的水中。

匡说:“在实验室中,我们已经成功地证明了在各种盐浓度下都具有出色的防污性能,能够稳定地产生蒸汽,效率约为75%。”

“使用脱盐的太阳能蒸发器以天然木材为唯一原料,预计将是低成本的,”研究助理陈超吉补充说。蒸发器方法在具有相似自然通道的其他类型木材中也有效。现在,研究人员正在优化其系统,以提高效率,降低投资成本,并与蒸汽冷凝器集成以完成脱盐循环。

胡锦涛的实验室最近还开发了另一种利用太阳能加热的原型设备,该设备利用了碳化木吸收和分配太阳能的能力-旨在帮助清理难以收集的重油泄漏物。“我们的碳化木材料显示出快速有效的原油吸收能力,以及低成本和可扩展的制造潜力,”有关高级功能材料研究的论文的主要作者Kuang说。

胡说:“木材是一种引人入胜的材料支架,具有独特的分层多孔结构,是一种可再生,丰富且具有成本效益的资源。” “在我们的实验室中,对生物材料(尤其是木材)的基本了解使我们获得了与广泛使用但不可持续的材料相抗衡的非凡性能。”

在其他项目中,他的实验室创造了轻巧有效的“纳米木”绝缘材料。他说,该公司还设计了“超级木材”,其强度是天然木材的12倍,而韧性则是天然木材的10倍,在某些应用中可能会替代钢,钛或碳纤维。

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