太陽能海水淡化系統(tǒng)概況

太陽的光線出現(xiàn)在生活中的每一個地方，人們的生活已經(jīng)離不開太陽，太陽能不僅為植物生長提供光源，而且也能為人類提供能源，現(xiàn)在的光伏發(fā)電就是很大程度上利用了太陽能。據(jù)最新一期《美國國家科學院院刊》報道，美國萊斯大學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。

萊斯大學納米光子學實驗室(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，而冷卻過濾水流過另一側。溫差產(chǎn)生蒸氣壓差，驅(qū)使水蒸氣從加熱側通過膜轉向較冷的低壓側。該技術的缺陷是，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。萊斯大學新研發(fā)的納米光子太陽能膜蒸餾(NESMD)技術，使用光吸收納米粒子，將膜本身轉變?yōu)樘柲茯?qū)動的加熱元件，解決了這一難題。

NESMD技術利用入射光強度和蒸氣壓之間固有的、以前未被認識的非線性關系。非線性改進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可極大改善這些人的生活。除了水凈化，這種非線性光學效應還可利用太陽能加熱來驅(qū)動光催化等化學過程，LNAP正在開發(fā)一種銅基納米粒子，用于在環(huán)境壓力下將氨轉化為氫燃料。相信再過幾年到幾十年，當人類利用太陽能的技術很成熟的時候，這樣就有了無窮盡的能源供給社會的使用，再當下就需要研究者更加努力研究新技術。