新華社華盛頓11月21日電(記者林小春)中國研究人員21日在美國《國家科學院學報》上報告了一種高效、便攜的太陽能海水淡化技術(shù),能以高達80%的能源轉(zhuǎn)換效率把海水轉(zhuǎn)化成高質(zhì)量的飲用水。
負責研究的南京大學現(xiàn)代工程與應用科學學院教授朱嘉告訴新華社記者,太陽能海水淡化利用光蒸餾原理,無需其他能量即可產(chǎn)生淡水,因此為理想的海水淡化方案,但由于能量轉(zhuǎn)換效率較低,一直無法大規(guī)模應用。
為此,朱嘉課題組提出一種新思路,它有兩大創(chuàng)新之處:一是利用石墨烯制成可折疊而且輕便的薄膜,用來吸收太陽能蒸餾海水,大大增加了便攜性;二是讓石墨烯吸收體與海水分隔開,降低熱導損耗。
朱嘉說,在過去絕大部分工作中,吸收體與水直接接觸,造成能量通過水本身的導熱而耗散掉,所以需要光學聚焦、隔熱等手段維持熱平衡。他們的工作設計了一個特殊的二維水通道,不讓吸收體與海水直接接觸,所以不需外界輔助,就能實現(xiàn)高效轉(zhuǎn)換。
具體來說,他們設計了圓柱體形狀的一個熱絕緣體,由泡沫聚苯乙烯制成,熱絕緣體外層涂以織維素涂層構(gòu)成特殊水通道,圓柱體頂部覆蓋著石墨烯薄膜。工作時,織維素通過毛細作用從下部水池吸水,供給上方薄膜加熱成蒸汽,進而收集淡水。
朱嘉說,之前光到蒸汽的能量轉(zhuǎn)換效率在同等條件下一般為60%左右,而他們的裝置可達到80%,轉(zhuǎn)化后水質(zhì)經(jīng)初步檢驗超過世界衛(wèi)生組織等國際通用標準。加上薄膜可折疊且輕便,制造成本較低,所以“應用范圍大大提高”。當然,這個裝置長期工作的穩(wěn)定性還需要時間以及在不同應用場景下進行檢驗。
談及這項工作的意義,朱嘉說,水資源短缺是世界性難題,同時還和能源、環(huán)境問題緊密相連。水資源短缺的地方,往往又是很多特殊地點(沙漠、海島)、貧困欠發(fā)達地區(qū)或遭受自然災害的地方,綠色、便攜、高效的水處理技術(shù)往往是這類地區(qū)所急需的,“讓太陽能海水淡化的效率更高,同時降低成本,提高它的適用范圍,或許可以為解決這一難題補充一個不同的方法和思路”。