利用太阳能淡化海水的新进展

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水资源的短缺是现代社会面临的一大难题,而开发简便廉价的海水淡化技术无疑有助于缓解水资源短缺的压力。近日,来自我国的研究人员通过巧妙地改进结构,成功提高了利用太阳能淡化海水的效率。

利用太阳能来淡化海水是近年来备受关注的技术,其基本原理在于用能够强烈吸收太阳光的材料将光能转化为热能,再利用热能使得海水蒸发,从而达到淡化的目的。然而尽管研究人员在这一领域取得了不小的进展,目前的利用太阳能淡化海水的装置的效率仍然不尽如人意。来自我国南京大学的研究人员认为,制约这一技术效率进一步提高的主要问题在于在以往的研究中,吸收太阳能的材料与水直接接触,因此相当一部分光能转化而来的热能通过水释放到环境中而白白浪费掉。

为了解决这一问题,研究人员选择了隔热良好的聚苯乙烯泡沫塑料,将它用纤维素薄膜包裹后,在顶部放置一层能够强烈吸收日光的氧化石墨烯薄膜,再将整个装置漂浮在水上。水会首先润湿纤维素薄膜,然后在毛细作用的帮助下充满纤维素与泡沫塑料之间的孔道,直至与氧化石墨烯接触,最后在氧化石墨烯作用下受热蒸发。由于显著降低了热能的损耗,这种装置的能量利用率可以达到近80%,而如果让氧化石墨烯直接与水接触,能量利用率只有40-50%左右。这种简便易行的海水淡化方法或将有助于缓解水资源短缺带来的各种问题。

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传统的利用太阳能淡化海水的装置由于吸收太阳能的材料直接与水接触,大量的热能被浪费掉; (B) 添加隔热材料能够有效减少热能的浪费,从而提高整个装置的效率。图片引自原论文

报道:http://cen.acs.org/articles/94/i48/Solar-device-desalinates-water-efficiently.html

论文:http://www.pnas.org/content/113/49/13953

(文/魏昕宇)