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科学家研发太阳能海水淡化转化率高达80%

2016-12-05

海水脱盐一直被用于制备淡水,但长期以来,这一方法效率低、成本高。南京大学的科学家运用氧化石墨烯材料,成功解决了这一难题,不想来看看吗?

负责研究的南京大学现代工程与应用科学学院教授朱嘉介绍,他们使用的是一种太阳能海水淡化利用光蒸馏原理的技术,无需其他能量即可产生淡水,因此为理想的海水淡化方案,但由于能量转换效率较低,一直无法大规模应用。

为此,朱嘉课题组提出一种新思路,它有两大创新之处:一是利用石墨烯制成可折叠而且轻便的薄膜,用来吸收太阳能蒸馏海水,大大增加了便携性。二是让石墨烯吸收体与海水分隔开,降低热导损耗。 朱嘉说,在过去绝大部分工作中,吸收体与水直接接触,造成能量通过水本身的导热而耗散掉,所以需要光学聚焦、隔热等手段维持热平衡。他们的工作设计了一个特殊的二维水通道,不让吸收体与海水直接接触,所以不需外界辅助,就能实现高效转换。

具体来说,他们设计了圆柱体形状的一个热绝缘体,由泡沫聚苯乙烯制成,热绝缘体外层涂以织维素涂层构成特殊水通道,圆柱体顶部覆盖着石墨烯薄膜。工作时,织维素通过毛细作用从下部水池吸水,供给上方薄膜加热成蒸汽,进而收集淡水。

朱嘉说,之前光到蒸汽的能量转换效率在同等条件下一般为60%左右,而他们的装置可达到80%,转化后水质经初步检验超过世界卫生组织等国际通用标准。加上薄膜可折叠且轻便,制造成本较低,所以“应用范围大大提高”。当然,这个装置长期工作的稳定性还需要时间以及在不同应用场景下进行检验。

尽管海水热脱盐的成本尚未可知,但通过这种方法能够去除海水杂质,从而从海洋中得到源源不断的淡水。用这一方法生产每兆升淡水需要大约80千瓦时的能量,能量消耗巨大,只适用于石油丰富而淡水稀缺的海湾地区。

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