古老的太阳能技术以近乎完美的效率净化水

2018-12-27 10:20:01
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利用太阳能蒸发和净化水的想法是古老的。据报道,希腊哲学家亚里士多德在2000多年前曾描述过这样一个过程。

现在,研究人员正在将这项技术引入现代时代,用它来报告水的消毒程度。

通过将黑色碳浸纸以三角形形状覆盖并用它来吸收和蒸发水,他们开发了一种利用太阳光产生近乎完美效率的清洁水的方法。

“我们的技术能够以比理论上在自然阳光下计算的速度更快的速度生产饮用水,”首席研究员乔乔强博士说,他是布法罗大学工程与应用科学学院电气工程副教授。

正如Gan解释的那样,“通常,当太阳能用于蒸发水时,一些能量会因周围环境的热量损失而浪费。这使得该过程的效率低于100%。我们的系统有一种吸收热量的方法。从周围的环境中,让我们实现近乎完美的效率。“

低成本技术可以在资源稀缺或自然灾害发生的地区提供饮用水。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步。

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

Gan,Song和其他同事已经推出了一个创业公司Sunny Clean Water,将这项发明带给了需要它的人。在NSF小企业创新研究计划的支持下,该公司正在将新的蒸发系统整合到太阳能蒸馏器的原型中,这是一种太阳能净水器。

“当你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:'你每天可以产生多少水?' 我们有一项提高日常表现的策略,“宋说。“太阳能仍然是迷你冰箱的大小,我们估计每天可以产生10到20升的清洁水。”

使一项古老的技术现代化

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

该技术具有许多优点。它很简单,电源 - 太阳 - 几乎可以在任何地方使用。但不幸的是,即使是最新的太阳能静止模型在蒸发水方面效率也不高。

Gan的团队通过一个简洁,违反直觉的技巧解决了这一挑战:他们通过降低蒸发系统来提高蒸发系统的效率。

他们的技术的核心组成部分是一张碳浸纸,折叠成倒“V”形,就像鸟屋的屋顶一样。纸的底部边缘悬挂在一个水池中,像餐巾一样吸收液体。同时,碳涂层吸收太阳能并将其转化为热量以进行蒸发。

正如甘解释的那样,纸张的倾斜几何形状通过削弱照射它的阳光强度来保持冷却。(平面会受到太阳光线的直接撞击。)由于大多数碳涂层纸保持在室温下,它可以从周围区域吸收热量,补偿汽化过程中经常发生的太阳能损失。处理。

根据这项研究,研究人员利用这种设置,为每平方米的正常太阳照射面积每小时蒸发相当于2.2升的水,高于理论上限1.68升。该团队在实验室进行了测试,使用太阳模拟器以一个普通太阳的强度产生光。

“大多数致力于太阳能蒸发技术的团体正在努力开发先进的材料,如金属等离子体和碳基纳米材料,”Gan说。“我们专注于使用极低成本的材料,并且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,太阳能蒸发过程的热效率为100%。通过开发蒸汽低于环境温度的技术,我们为探索替代方案创造了新的研究可能性高温蒸汽发生。“

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