低成本、高效率的太阳能海水淡化技术可安全生产出饮用水

科学家们开发了一种低成本、高效率的技术,利用太阳能从海水中去除盐分,生产安全的饮用水。尽管地球上有大量的水,但其中大部分是不可饮用的海水。淡水只占总数的2.5%左右,因此世界上大部分地区都经历着严重的缺水问题。

在AIP出版社出版的《AIP进展》中,中国的科学家报告了一种由太阳能驱动的高效海水淡化装置的开发。该设备包括一个含钛层,即TiNO,或氮化钛氧化物,能够吸收太阳能。钛氧化物被沉积在一种特殊的纸和泡沫上,使太阳能吸收器漂浮在海水上。当太阳光照射到钛层时,它迅速加热并使水汽化。通过将该装置放在一个带有倾斜石英屋顶的透明容器中,水蒸气可以被冷凝和收集从而产生大量的淡水。

"在太阳能领域,TiNO是一种常见的商业太阳能吸收涂层,广泛用于太阳能热水系统和光伏装置中,"作者张超说。"它具有较高的太阳吸收率和较低的热辐射率,可以有效地将太阳能转化为热能"。

研究人员开发了一种使用被称为磁控溅射的技术来沉积一层TiNO的方法。他们使用了一种被称为Airlaid纸的特殊类型的高孔隙纸作为一种吸水材料,从海水库中供水,它是由木纤维制成的,通常用于一次性尿布。

蒸发装置包括三个部分:顶部的TiNO层,热绝缘体,以及底部的气垫纸。隔热层是聚乙烯泡沫,它有许多充满空气的孔隙,可以捕获热量,使多层装置漂浮在海水水库的顶部,最大限度地减少对周围环境的热量损失。用作TiNO太阳能吸收器基材的多孔气垫纸可以重复使用和回收30次以上。

TiNO表面的盐分沉淀可能会干扰效率,但研究人员发现,即使经过很长一段时间,表面也没有形成盐层。他们认为,纸张的多孔性吸走了可能在表面形成的盐分,使其回到了海水库中。

普通海水的盐度是每升超过75000毫克的盐。普通饮用水的盐度约为每升200毫克。海水淡化装置能够将海水的盐度降低到每升2毫克以下。

这种海水淡化技术的低成本、高效率和无污垢的结合表明它有可能帮助解决世界上的淡水短缺问题。