Солнечная

Ученые разрабатывают недорогой и высокоэффективный метод, использующий солнечную энергию для удаления соли из морской воды и получения безопасной питьевой воды.

Американский институт физики

фото: Опреснительная установка на солнечной энергии состоит из трех слоев: впитывающего материала, теплоизолятора и поглотителя солнечного света на бумажной основе, содержащего титан.посмотреть больше

1 кредит

ВАШИНГТОН, 27 апреля 2021 г. — Несмотря на огромное количество воды на Земле, большая ее часть — это непитьевая морская вода. Пресная вода составляет лишь около 2,5% от общего объема, поэтому большая часть мира испытывает серьезную нехватку воды.

В книге AIP Advances, опубликованной AIP Publishing, ученые из Китая сообщают о разработке высокоэффективного устройства для опреснения воды, работающего на солнечной энергии. Устройство состоит из титансодержащего слоя TiNO или оксида нитрида титана, способного поглощать солнечную энергию. TiNO наносится на специальную бумагу и пенопласт, что позволяет поглотителю солнечной энергии плавать в морской воде.

Когда солнечный свет попадает на титановый слой, он быстро нагревается и испаряет воду. Поместив устройство в прозрачный контейнер с наклонной кварцевой крышей, водяной пар можно конденсировать и собирать, получая большое количество пресной воды.

«В области солнечной энергетики TiNO является распространенным коммерческим покрытием, поглощающим солнечную энергию, широко используемым в солнечных системах горячего водоснабжения и в фотоэлектрических установках», — сказал автор Чао Чанг. «Он имеет высокую степень поглощения солнечной энергии и низкий коэффициент теплового излучения и может эффективно преобразовывать солнечную энергию в тепловую».

Исследователи разработали метод нанесения слоя TiNO с использованием метода, известного как магнетронное распыление. Они использовали особый тип высокопористой бумаги, известный как бумага с воздушной укладкой, которая действует как впитывающий материал для подачи воды из резервуара с морской водой. Бумага Airlaid изготавливается из древесных волокон и обычно используется в одноразовых подгузниках.

Испарительная установка состояла из трех частей: слоя TiNO сверху, теплоизолятора и бумаги, уложенной аэродинамическим способом, снизу. Слой изоляции представляет собой пенополиэтилен с множеством пор, заполненных воздухом, которые удерживают тепло и позволяют многослойному блоку плавать над резервуаром с морской водой, сводя к минимуму потери тепла в окружающую среду.

«Пористая бумага, уложенная воздухом, используемая в качестве подложки для солнечного поглотителя TiNO, может быть повторно использована и переработана более 30 раз», — сказал Чанг.

Осаждение соли на поверхности TiNO могло повлиять на эффективность, но исследователи обнаружили, что даже спустя долгое время на поверхности не образовался солевой слой. Они предполагают, что пористая структура бумаги впитывает любую соль, которая может образоваться на поверхности, возвращая ее в резервуар с морской водой.

Соленость обычной морской воды составляет более 75 000 миллиграммов соли на литр. Обычная питьевая вода имеет минерализацию около 200 миллиграмм на литр. Установка опреснения смогла снизить соленость морской воды до уровня менее 2 миллиграммов на литр.

Сочетание низкой стоимости, высокой эффективности и отсутствия загрязнения этой технологии опреснения показывает, что она потенциально может помочь решить проблему нехватки пресной воды в мире.

###

Статью «Пористый TiNO-испаритель с солнечным приводом для высокоэффективного опреснения морской воды» написали Чао Чанг, Мин Лю, Лилин Пей, Гуовей Чен, Цзунъюй Ван и Юлун Цзи. Статья появится в журнале AIP Advances 27 апреля 2021 г. (DOI: 10.1063/5.0047390). После этой даты доступ к нему можно будет получить по адресу https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0047390.

О ЖУРНАЛЕ

AIP Advances — это журнал открытого доступа, публикующий все области физических наук — прикладных, теоретических и экспериментальных. Инклюзивный масштаб AIP Advances делает его важным источником информации для ученых, занимающихся физическими науками. См. https://aip.scitation.org/journal/adv.

Достижения АИП

10.1063/5.0047390

Отказ от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за достоверность пресс-релизов, публикуемых на EurekAlert! содействующими учреждениями или за использование любой информации через систему EurekAlert.