简单,太阳能供电的水脱盐



研究人员在ag真人平台和中国开发能为太阳能集热面积计算,每平方米为每小时饮用淡水超过1.5加仑完全被动的太阳能海水淡化系统。这样的系统可能潜在地服务离网干旱沿海地区提供一种有效的,低成本的水源。

上的MIT建筑物屋顶测试表明,一个简单的证明的概念脱盐装置可以以相当于每小时超过1.5加仑太阳能集热区的每平方米一个生产清洁的饮用水。研究人员的图像礼貌

该系统使用的平板太阳能蒸发器和冷凝器,在一个垂直阵列排列,并用透明气凝胶绝热淋上多层。它在一份文件中出现的今天描述的日记 能源和环境科学,创作由ag真人平台博士研究生张lenan和林昭,博士后镇沅许,机械工程及部门负责人伊夫林王教授,8人在ag真人平台,并在中国上海交通大学。

在这样的关键系统的效率就在于它使用的每一个多阶段的淡化水。在每个阶段,由前级释放的热量利用,而不是浪费了。这样一来,球队的演示设备可以在太阳光的能量转换成水蒸发的能量达到385%的总体效率。

该装置实质上是一个多层太阳能蒸馏器,与一组蒸发和冷凝像那些用于蒸馏酒的组件。它采用平板以吸收热量,然后将该加热,使得其开始蒸发转移到水层。蒸汽然后冷凝在下一个面板上。水被收集,同时从蒸汽冷凝的热量被传递到下一层。

每当蒸汽冷凝在表面上时,它释放热量;在典型的冷凝器系统,使热量仅仅输给了环境。但在这种多层蒸发器释放的热排至下蒸发层,回收太阳热量并提高整体效率。

“当你凝结水,你释放能量作为热量,”王说。 “如果你有一个以上的阶段,可以采取热的优势。”

添加更多的层增加了生产饮用水的转换效率,但每个层也增加了成本和体积的系统。该团队证明的概念在他们的设备,这是在ag真人平台建筑屋顶测试了10级系统解决。系统提供的纯净水超出城市饮用水标准,以5.78升的速度为每平方米(约合每11平方英尺1.52加仑)太阳能集热面积。这是两个以上的倍之多先前由任何这样的无源太阳能脱盐系统产生的记录量,旺说。

理论上,更淡化阶段,并进一步优化,这样的系统可以达到整体效率水平高达700或800%,张说。

不像某些脱盐系统,没有盐或浓盐水的积累进行处置。在自由漂浮的结构,任何盐,白天积聚会简单地在夜间通过进行背出芯吸材料并返回到海水,根据研究人员。

他们的示范装置大多建从便宜,容易获得的材料诸如商用黑色太阳能吸收器和纸巾为毛细管芯来输送水与太阳能吸收器接触。在大多数其他尝试来制造无源太阳能脱盐系统,该太阳能吸收器材料和灯芯材料已成为单个部件,其需要专门的并且昂贵的材料,Wang表示。 “我们已经能够分离这两个。”

原型的最昂贵的组件是被用作在堆栈的顶部的绝缘体透明气凝胶的层,但是团队提出其他较不昂贵的绝缘体,可以使用作为替代。 (气凝胶本身是从非常便宜的二氧化硅制成,但需要专门的干燥设备及其制造。)

王强调,球队的主要贡献是了解如何优化这种多级无源系统,他们称之为热本地化的多级海水淡化的框架。他们开发式可以容易地应用到各种材料和器件结构,允许对基于操作或当地的条件和材料的不同的尺度系统进一步优化。

一种可能的配置将漂浮在海水的主体面板,例如一个蓄水池塘。通过管道输送到岸上,这些可以不断地被动提供淡水,只要阳光普照的每一天。其他系统也可以被设计成服务于一个单一的家庭,可能使用海水的大浅槽,可挤压或携带在平板,研究小组估计有大约1平方米的太阳能集热面积的系统能够满足日常饮水需要一个人。在生产中,他们认为建立服务于家庭的需求可能会建造大约100 $的系统。


研究人员计划进一步的实验,以继续优化的材料和配置的选择,并且在现实条件下测试系统的耐久性。他们也将在翻译他们的实验室规模装置的设计中融入了东西,将适用于由消费者使用工作。希望的是,它可能最终发挥在发展中世界的部分缓解水资源短缺作用,其中可靠的电力匮乏,但海水和阳光充足。

“这种新方法是很显著,”拉维普拉舍,在副实验室主任说:

劳伦斯伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校,谁没有参与这项工作的机械工程副教授。 “在太阳能蒸馏为主的淡化挑战之一一直是效率低,由于显著能源的冷凝损失。通过有效地收获缩合能量,整个太阳能到蒸气效率显着改善。 ......这提高了效率将对减少生成水的成本的整体影响“。

该研究团队包括邦君里,王晨曦和王如竹在上海交通大学,并比克拉姆巴蒂亚,凯尔维尔克youngsup歌曲,奥马尔labban,和约翰·林哈德,谁是水的阿卜杜勒·拉蒂夫·贾米尔教授在ag真人平台。该研究是由中国国家自然科学基金的支持下,新加坡 - ag真人平台联盟的研究和技术,以及技术和设计ag真人平台陶陶中心。