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该装置可以帮助缺乏饮用水的人和受自然灾害影响的人

你已经看到Bear Grylls将污水转化为饮用水,而不仅仅是阳光和塑料。

现在,学者们已经添加了第三个元素 - 碳浸纸 - 可以将这种生存策略转变为一种高效且廉价的方法,将盐水和污染的水变成供个人使用的饮用水。

今天(2017年1月30日)在线发表在“ 全球挑战 ”杂志上的一项研究报告中描述了这一有助于解决全球饮用水短缺问题的想法,特别是在受自然灾害影响的发展中地区和地区。

“使用极低成本的材料,我们已经能够创建一个在蒸发过程中近乎最大限度地利用太阳能的系统。与此同时,我们正在尽量减少这一过程中的热量损失,”首席研究员乔强说。 Gan,PhD,布法罗大学工程与应用科学学院电气工程副教授。

研究团队的其他成员来自UB的化学系,中国复旦大学,威斯康星大学麦迪逊分校和Gan实验室,他是UB纽约州材料信息学卓越中心和UB RENEW研究所的成员,一个致力于解决复杂环境问题的跨学科研究所。

太阳能蒸汽发生器

为了进行研究,该团队还建造了一个小型太阳能电池。该设备被称为“太阳能蒸汽发生器”,通过利用从太阳光转换的热量来清洁或淡化水。这是它的工作原理:太阳蒸发水。在此过程中,当液体进入气态时,留下盐,细菌或其他不需要的元素。然后水蒸气冷却并返回到液态,在那里它被收集在没有盐或污染物的单独容器中。

“缺乏足够饮用水的人多年来一直使用太阳能蒸馏器,但这些设备效率低下,”UB的博士候选人Haomin Song表示,该研究的主要合着者之一。“例如,由于在蒸发过程中加热大量液体,许多设备会损失宝贵的热能。同时,需要光学聚光器(如镜子和镜头)来集中阳光的系统成本很高。”

UB领导的研究团队通过创造一个大小与迷你冰箱相当的太阳能来解决这些问题。它由发泡聚苯乙烯泡沫(一种常见的塑料,如果需要的话,用作浮选装置)和涂有炭黑的多孔纸制成。像餐巾纸一样,纸吸收水分,而炭黑吸收太阳光并将太阳能转化为蒸发过程中使用的热量。

太阳能仍然非常有效地将水转化为蒸汽。例如,在蒸发过程中只有12%的可用能量损失,研究团队认为这是前所未有的。部分原因在于该装置成为可能,因为该装置仅转换在44摄氏度下蒸发的地表水。

高效且便宜

根据测试结果,研究人员认为仍然能够每天生产3到10升水,这比大多数生产1到5升每天大小相似的商业太阳能蒸馏器有所改进。

新太阳能材料的成本仍然约为每平方米1.60美元 - 如果这些材料是批量购买的话,这个数字可能会下降。(相比之下,使用光学聚光器的系统零售价可能超过每平方米200美元。)如果商业化,该设备的零售价格最终可能会减少巨大的预计资金缺口 - 在2010年至2030年期间全球26万亿美元,根据世界经济论坛 - 水基础设施升级所需。

“我们正在开发的太阳能仍然是小社区的理想选择,让人们可以自己生成饮用水,就像他们通过屋顶上的太阳能电池板产生自己的电力一样,”UB的访问学者,哲博士候选人Zhejun Liu说。在复旦大学和该研究的共同作者之一。

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