Công nghệ khử mặn chạy bằng năng lượng mặt trời mới cho các thiết bị lâu dài
Các nhà nghiên cứu đã thành lập một cách mới để biến nước mặn trong lành có thể tiêu diệt vi trùng và tránh tích tụ gunk. Chìa khóa cho sự cải tiến là giữ cho các thành phần thiết bị cao và khô ráo.
Một thiết bị mới sử dụng ánh sáng mặt trời để tạo ra hơi nước sạch từ nước mặn hoặc nước bẩn có thể giúp sản xuất nước uống ở các khu vực xa xôi.
Thủ thuật này giúp ngăn chặn các thành phần của thiết bị chạm vào nước mặn. Thay vào đó, một nắp vật liệu hấp thụ ánh sáng nằm bên trên một chậu nước đầy một phần, hấp thụ ánh sáng mặt trời và tỏa năng lượng đó đến chất lỏng bên dưới. Điều đó làm bay hơi nước để tạo ra hơi tinh khiết, có thể ngưng tụ thành nước ngọt để giúp đáp ứng nhu cầu của một thế giới nơi hàng tỷ người thiếu nước uống an toàn.Thiết lập này đánh dấu một sự cải tiến so với các thiết bị khử mặn bằng năng lượng mặt trời khác, nơi các vật liệu hấp thụ ánh nắng mặt trời nổi trên mặt nước mặn. Trong các thiết bị đó, muối và các chất gây ô nhiễm khác bị bỏ lại trong quá trình bay hơi có thể làm suy giảm khả năng của vật liệu để hấp thụ ánh sáng mặt trời. Có nước tiếp xúc với vật liệu cũng giúp vật liệu không bị nóng hơn khoảng 100 ° C hoặc tạo ra hơi nước trên nhiệt độ đó. Điều đó giới hạn khả năng của Công nghệ để tinh chế sản phẩm cuối cùng; Tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh thường cần nhiệt độ ít nhất 121 ° C.Trong thiết bị mới, được mô tả trực tuyến vào ngày 11 tháng 12 trên tạp chí Nature Communications, sự tách biệt giữa nắp hấp thụ ánh sáng và bề mặt nước giúp giữ sạch nắp và cho phép nó tạo ra hơi nóng hơn hàng chục độ so với điểm sôi của nước.Nắp bao gồm ba thành phần chính: một lớp trên cùng được làm từ hỗn hợp gốm kim loại, hấp thụ ánh nắng mặt trời, một tấm bọt carbon và một lớp nhôm dưới cùng. Nhiệt lan truyền từ lớp hấp thụ ánh sáng mặt trời sang nhôm, từ đó năng lượng nhiệt tỏa ra nước bên dưới. Khi nhiệt độ nước chạm khoảng 100 ° C, hơi nước được tạo ra. Hơi nước bốc lên qua các lỗ trên nhôm và chảy qua lớp carbon giữa của nắp, làm nóng hơn trên đường đi, cho đến khi nó được giải phóng trong một dòng duy nhất ở bên cạnh nắp. Ở đó, nó có thể được chụp và ngưng tụ.
Dưới một chiếc đèn bắt chước ánh sáng mặt trời tự nhiên trong phòng thí nghiệm, thiết bị đã làm bay hơi 100 gram nước muối mà không có bất kỳ muối nào thu thập ở mặt dưới của nắp. Các tinh thể muối hình thành ở đáy lưu vực dễ dàng bị cuốn trôi. Trong các thí nghiệm vào tháng 10 trên sân thượng ở Cambridge, Mass., Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một chiếc gương cong để tập trung ánh sáng mặt trời tới lớp hấp thụ ánh sáng của thiết bị để tạo ra hơi nước nóng hơn hơn 146 ° C.Tác giả Thomas Cooper, đồng tác giả, khi bạn có thể chạm tới ngưỡng nhiệt độ này, bạn có thể sử dụng hơi nước cho những việc như khử trùng, nấu ăn, làm sạch, cho các quy trình công nghiệp. kỹ sư cơ khí tại Đại học York ở Toronto. Một thiết bị có diện tích 1 mét vuông có thể tạo ra 2,5 lít nước ngọt mỗi ngày ở các vùng nắng như đông nam Hoa Kỳ và ít nhất một nửa ở các khu vực xa hơn như Mới Anh, Cooper ước tính.
Công nghệ chạy bằng năng lượng mặt trời này cũng có thể cung cấp một giải pháp thay thế hoàn toàn cho việc thẩm thấu ngược, một quá trình lọc nước liên quan đến việc đẩy nước biển qua màng lọc muối (SN: 9 / 15/18, trang 10) Thẩm thấu ngược, chạy bằng điện, là một công nghệ đói năng lượng, ông nói, Qiaoqiang Gan, một kỹ sư tại Đại học Buffalo ở New York không tham gia vào công việc. Đối với các khu vực hạn chế về tài nguyên, vùng sâu vùng xa hoặc những người sống trên các đảo nhỏ, [thiết bị mới] này có thể là một lựa chọn rất tốt để họ giải quyết nhu cầu nước ngọt của họ. Nhưng các nhà nghiên cứu vẫn cần điều tra xem phiên bản thương mại của thiết bị này có giá phải chăng như thế nào, Gan nói.