利用来自太阳的能量蒸发和净化水的想法很古老

2019-10-15 08:30:36

利用来自太阳的能量蒸发和净化水的想法很古老。据报道,希腊哲学家亚里斯多德(Aristotle)在2000多年前就描述了这一过程。现在,研究人员将这项技术带入了现代时代,以其据称达到破纪录的速度对水进行消毒。

通过将黑色的碳浸纸折叠成三角形,并利用它吸收和蒸发水,他们开发了一种利用日光以近乎完美的效率产生清洁水的方法。

布法罗工程与应用科学学院大学电气工程副教授,首席研究员甘巧强博士说:“我们的技术能够以比理论上在自然日光下计算出的速度更快的速度生产饮用水。”

正如Gan解释的那样:“通常,当太阳能用于蒸发水时,由于热量损失到周围环境中而浪费了一些能量。这使该过程的效率不到100%。我们的系统具有一种吸收热量的方法。来自周围环境,使我们能够达到近乎完美的效率。”

低成本技术可以在资源匮乏或自然灾害袭击的地区提供饮用水。在5月3日发表在“ 高级科学 ”杂志上的一项研究中描述了这些进展。

该项目由国家科学基金会(NSF)资助,是UB,中国复旦大学和威斯康星大学麦迪逊分校之间的合作。UB电气工程博士毕业生Song Haomin Song和博士候选人Liu Youhai是该研究的第一作者。

Gan,Song和其他同事已经创立了一家初创公司Sunny Clean Water,将这项发明带给需要它的人。在NSF小型企业创新研究计划的支持下,该公司正在将新的蒸发系统集成到太阳能蒸馏器的原型中。

“当您与在灾区工作的政府官员或非营利组织交谈时,他们想知道:'您每天能产生多少水?' 我们有一项提高日常表现的策略。”宋说。“即使太阳能仍然像迷你冰箱一样大小,我们估计每天可以产生10至20升纯净水。”

现代化古老技术

太阳剧照已经存在很长时间了。这些设备利用太阳的热量蒸发水,留下盐,细菌和污垢。然后,水蒸气冷却并恢复为液态,此时将其收集在干净的容器中。

该技术具有许多优点。很简单,几乎任何地方都可以使用电源-太阳。但不幸的是,即使是最新的太阳能静态模型在蒸发水方面也效率不高。

Gan的团队通过一个巧妙的,违反直觉的技巧应对了这一挑战:他们通过冷却蒸发来提高蒸发系统的效率。

他们技术的主要组成部分是一张碳纤维浸渍纸,可以折叠成倒置的“ V”形,就像禽舍的屋顶一样。纸的底部边缘悬在水池中,像餐巾纸一样吸收液体。同时,碳涂层吸收太阳能并将其转化为热量进行蒸发。

正如Gan所解释的那样,纸张的倾斜几何形状通过减弱阳光照亮的强度来保持其凉爽。(平坦的表面会直接受到阳光的照射。)由于大多数碳涂层纸都处于室温下,因此它可以从周围区域吸收热量,从而补偿了汽化过程中经常损失的太阳能。处理。

这项新的研究表明,使用这种设置,研究人员每小时每平方米被普通太阳照亮的水量相当于每小时蒸发2.2升水,高于理论上限1.68升。该小组在实验室中进行了测试,使用了一个太阳模拟器来产生一种普通太阳光的光。

甘说:“从事太阳能蒸发技术的大多数小组都在尝试开发先进的材料,例如金属等离激元和碳基纳米材料。” “我们专注于使用极低成本的材料,仍然能够实现创纪录的性能。

“重要的是,这是我所知道的唯一一个例子,当您考虑太阳能输入时,太阳蒸发过程的热效率为100%。通过开发一种蒸汽低于环境温度的技术,我们为探索替代方法创造了新的研究可能性产生高温蒸汽。”

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