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[導(dǎo)讀]現(xiàn)有的能源有限,需要人們不斷發(fā)展新能源,而太陽能就是一個不錯的選擇,人們開始大力發(fā)展太陽能能發(fā)電。據(jù)最新一期《美國國家科學(xué)院院刊》報道,美國萊斯大學(xué)利用廉價塑料透鏡將太陽光聚焦到“熱點”,將太陽能海水淡化系統(tǒng)的效率提高了50%以上。

現(xiàn)有的能源有限,需要人們不斷發(fā)展新能源,而太陽能就是一個不錯的選擇,人們開始大力發(fā)展太陽能能發(fā)電。據(jù)最新一期《美國國家科學(xué)院院刊》報道,美國萊斯大學(xué)利用廉價塑料透鏡將太陽光聚焦到“熱點”,將太陽能海水淡化系統(tǒng)的效率提高了50%以上。

萊斯大學(xué)納米光子學(xué)實驗室(LNAP)研究人員表示,提高太陽能海水淡化系統(tǒng)性能的典型方法是增加太陽能聚光器并增加光線。而新方法的最大區(qū)別在于使用相同數(shù)量的光,也可低成本地重新分配電力,并大幅提高純凈水的生產(chǎn)率。

在傳統(tǒng)的膜蒸餾中,熱鹽水流過片狀膜的一側(cè),而冷卻過濾水流過另一側(cè)。溫差產(chǎn)生蒸氣壓差,驅(qū)使水蒸氣從加熱側(cè)通過膜轉(zhuǎn)向較冷的低壓側(cè)。該技術(shù)的缺陷是,膜的溫差和由此產(chǎn)生的清潔水產(chǎn)量隨膜的尺寸增加而減小。萊斯大學(xué)新研發(fā)的納米光子太陽能膜蒸餾(NESMD)技術(shù),使用光吸收納米粒子,將膜本身轉(zhuǎn)變?yōu)樘柲茯?qū)動的加熱元件,解決了這一難題。

NESMD技術(shù)利用入射光強度和蒸氣壓之間固有的、以前未被認(rèn)識的非線性關(guān)系。非線性改進(jìn)來自于將太陽光聚焦成微小的斑點。通過透鏡將光線集中于膜上的微小點會導(dǎo)致熱量的線性增加,但加熱反過來產(chǎn)生蒸氣壓的非線性增加,增加的壓力迫使更多純化的蒸氣在更短時間通過膜。研究發(fā)現(xiàn),在更小的區(qū)域內(nèi)擁有更多光子總是比在整個膜上均勻分布光子更好。

研究人員表示,由于全球一半以上的人口處于缺水狀況,非線性高效太陽能蒸餾技術(shù)可極大改善這些人的生活。除了水凈化,這種非線性光學(xué)效應(yīng)還可利用太陽能加熱來驅(qū)動光催化等化學(xué)過程,LNAP正在開發(fā)一種銅基納米粒子,用于在環(huán)境壓力下將氨轉(zhuǎn)化為氫燃料。如果某一天人們能高效利用太陽能,相信能解決很大的能源問題,畢竟太陽能是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的,能保證人類的永續(xù)發(fā)展,需要我們科研人員更加努力。

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