低成本、高效率的太陽能海水淡化技術解析

科學家們開發(fā)了一種低成本、高效率的技術，利用太陽能從海水中去除鹽分，生產(chǎn)安全的飲用水。盡管地球上有大量的水，但其中大部分是不可飲用的海水。淡水只占總數(shù)的2.5%左右，因此世界上大部分地區(qū)都經(jīng)歷著嚴重的缺水問題。

在AIP出版社出版的《AIP進展》中，中國的科學家報告了一種由太陽能驅(qū)動的高效海水淡化裝置的開發(fā)。該設備包括一個含鈦層，即TiNO，或氮化鈦氧化物，能夠吸收太陽能。鈦氧化物被沉積在一種特殊的紙和泡沫上，使太陽能吸收器漂浮在海水上。

當太陽光照射到鈦層時，它迅速加熱并使水汽化。通過將該裝置放在一個帶有傾斜石英屋頂?shù)耐该魅萜髦?，水蒸氣可以被冷凝和收集從而產(chǎn)生大量的淡水。

“在太陽能領域，TiNO是一種常見的商業(yè)太陽能吸收涂層，廣泛用于太陽能熱水系統(tǒng)和光伏裝置中，”作者張超說。“它具有較高的太陽吸收率和較低的熱輻射率，可以有效地將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能”。

研究人員開發(fā)了一種使用被稱為磁控濺射的技術來沉積一層TiNO的方法。他們使用了一種被稱為Airlaid紙的特殊類型的高孔隙紙作為一種吸水材料，從海水庫中供水，它是由木纖維制成的，通常用于一次性尿布。

蒸發(fā)裝置包括3個部分：頂部的TiNO層、熱絕緣體以及底部的氣墊紙。隔熱層是聚乙烯泡沫，它有許多充滿空氣的孔隙，可以捕獲熱量，使多層裝置漂浮在海水水庫的頂部，最大限度地減少對周圍環(huán)境的熱量損失。用作TiNO太陽能吸收器基材的多孔氣墊紙可以重復使用和回收30次以上。

TiNO表面的鹽分沉淀可能會干擾效率，但研究人員發(fā)現(xiàn)，即使經(jīng)過很長一段時間，表面也沒有形成鹽層。他們認為，紙張的多孔性吸走了可能在表面形成的鹽分，使其回到海水庫中。

普通海水的鹽度是每升超過75 000毫克的鹽。普通飲用水的鹽度約為每升200毫克。海水淡化裝置能夠?qū)⒑Ｋ柠}度降低到每升2毫克以下。

這種海水淡化技術的低成本、高效率和無污垢的結(jié)合表明它有可能幫助解決世界上的淡水短缺問題。