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新型太阳能蒸气设备效率高,结构成本不到0.2美元

2019-06-04    来源:中国节能网
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[ 导读 ]:最近美国科学家以玫瑰为灵感,研制出结构恍若层层花瓣的轻便型低压太阳能蒸气系统,不仅能有效过滤水中杂质,每平方公尺每秒产生约 1.5 公升的淡水,花瓣结构成本更低于 0.2 美分,有望为人们与住家带来低成本、高效率的绿色净水设备。
最近美国科学家以玫瑰为灵感,研制出结构恍若层层花瓣的轻便型低压太阳能蒸气系统,不仅能有效过滤水中杂质,每平方公尺每秒产生约 1.5 公升的淡水,花瓣结构成本更低于 0.2 美分,有望为人们与住家带来低成本、高效率的绿色净水设备。



图片来源:德州大学奥斯汀分校

淡水资源匮乏和污水处理设备昂贵是目前人们面对的挑战之一,开发出满足便宜、环保条件的净水设备相当重要,其中太阳能蒸馏是种备受看好的免插电多功能设备,人们可透过光热材料来煮沸水,当水蒸发为水蒸气,顺利分离盐分、细菌、污垢后,人们就能收集冷凝水来饮用,或是用水蒸气来进行消毒与杀菌,相当适合阳光充足的偏远地区。

目前不少科学家都有涉猎太阳能蒸气产生器研究,也有团队打造出特殊形状的设备,像是先前沙特阿拉伯阿布都拉国王科技大学就开发出「三浦折叠」,以及杯子形状的蒸馏设备,前者的设计能提高吸热层表面积,后者则是可诱导杂质在杯子边缘结成结晶,避免被结晶堵住。

而这次美国德州大学奥斯汀分校最近带来的设计也含有折纸元素,团队透过有机聚合物聚吡咯薄膜(PPy),「折」出玫瑰形状的太阳能蒸气设备。

聚吡咯除了是常见的黑色导电的聚合物,也是著名的光热材料,能有效将阳光转换热能,适合应用在太阳能蒸气设备中,不过话虽如此,不同结构、形状会有不同的效率,团队也是花了一番功夫才找出心目中最佳的设备。

尝试各种形状与结构后,带领团队的助理教授 Donglei (Emma) Fan 心灵福至,认为花朵的形状或许是最理想的,而类似玫瑰的结构更能让阳光在内部不断反射,扩大吸热的表面积,最终产生更多水蒸气。

因此团队打造出外型有如「瓶中黑玫瑰」的太阳能蒸气设备,在设备中,水首先从上方的管线流下,玫瑰形状的黑色聚吡咯材料会将水蒸发成蒸气,顺利将盐分、细菌、污垢、重金属等杂质分离,除此之外,新设备每平方公尺每秒约可生成 1.5 公升的淡水,花瓣结构的成本更低于 0.2 美分。研究员兼论文主要作者 Weigu Li 表示,团队的净化与收集系统还有包含低压帮补,可藉此加速水蒸气凝结速度。

团队指出,新型设备能有效去除水中的重金属和细菌,也可以用来进行海水淡化,最终产生出符合 WHO 标准的饮用水。Li 指出,团队首创的玫瑰 3D 型太阳能蒸气馏结构,将有助于家用与个人用太阳能蒸馏研究。

Source:科技新报

图片声明:封面图片来自德州大学奥斯汀分校。

 
关键词: 太阳能 蒸气设备 效率
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