據(jù)估計(jì)，三分之二的人口受到缺水的影響，而發(fā)展中國(guó)家的許多地區(qū)同時(shí)還面臨著缺乏可靠電力的問(wèn)題。因此，更多的研究努力集中在利用太陽(yáng)能淡化海水或微咸水的方法上。然而，許多研究工作都遇到了由鹽沉積引起的設(shè)備污垢問(wèn)題，這往往增加了咸水淡化的復(fù)雜性和成本。

現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院(MIT)和中國(guó)的一組研究人員想出了一個(gè)解決鹽沉積問(wèn)題的辦法。他們開(kāi)發(fā)了一種脫鹽系統(tǒng)，這種系統(tǒng)比以前的太陽(yáng)能脫鹽方法效率更高，成本更低。這一過(guò)程也可以用于處理被污染的廢水或產(chǎn)生用于消毒醫(yī)療器械的蒸汽。所有這些都不需要任何能源，除了陽(yáng)光本身。

這一研究成果已于近期被發(fā)表在了《自然通訊》雜志上。據(jù)悉，許多太陽(yáng)能海水淡化系統(tǒng)的嘗試都是依靠某種芯子來(lái)吸引鹽水通過(guò)設(shè)備，但這些芯子很容易受到鹽分積累的影響，而且相對(duì)難以清洗，進(jìn)而影響其使用壽命。因此，該團(tuán)隊(duì)專注于開(kāi)發(fā)一個(gè)無(wú)芯系統(tǒng)。

其結(jié)果是一個(gè)分層系統(tǒng)，頂部的深色材料吸收太陽(yáng)的熱量，然后在有孔的材料層上面有一層薄薄的水，位于一個(gè)深的鹽水庫(kù)(如水箱或池塘)上面。經(jīng)過(guò)仔細(xì)的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，研究人員確定了鉆過(guò)穿孔材料的孔的最佳尺寸，在他們的測(cè)試中，這些孔是由聚氨酯制成的。這些孔的直徑為2.5毫米，可以用常見(jiàn)的水刀輕易地制造出來(lái)。

據(jù)稱，這些洞足夠大，可以在較暖的上層水體和較冷的下層水體之間形成自然對(duì)流循環(huán)。這種循環(huán)自然地把鹽從上面的薄層吸到下面更大的水體中，在那里鹽會(huì)被很好地稀釋，不再是問(wèn)題。

根據(jù)研究人員的說(shuō)法，這就像熱空氣上升，冷空氣下降一樣，自然對(duì)流驅(qū)動(dòng)這個(gè)裝置的脫鹽過(guò)程。蒸發(fā)發(fā)生在最頂部的界面上。由于鹽的存在，最上層界面的水密度較高，底層界面的水密度較低。所以，這是這種自然對(duì)流的原始驅(qū)動(dòng)力，因?yàn)轫敳康母呙芏闰?qū)動(dòng)鹽液體下降。從系統(tǒng)頂部蒸發(fā)的水可以收集到冷凝表面，提供純凈的淡水。

研究人員表示，這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是高性能和可靠的操作，特別是在極端條件下，實(shí)際上可以用接近飽和的鹽水工作。而這意味著它對(duì)廢水處理也非常有用。

此外，他們還說(shuō)，目前有關(guān)太陽(yáng)能脫鹽技術(shù)的許多工作都集中在新型材料上。但在這個(gè)案例中，研究人員使用的是真正的低成本，幾乎是家用材料。其中關(guān)鍵是分析和理解驅(qū)動(dòng)這個(gè)完全被動(dòng)系統(tǒng)的對(duì)流，這是第一個(gè)在沒(méi)有吸水結(jié)構(gòu)的情況下做到海水淡化系統(tǒng)。

休斯頓大學(xué)化學(xué)和生物分子工程教授Hadi Ghasemi說(shuō)，這種新方法“為高鹽度溶液的脫鹽提供了一種有前途的、有效的途徑，并可能成為太陽(yáng)能海水脫鹽的游戲規(guī)則改變者?！彼](méi)有參與這項(xiàng)工作，并補(bǔ)充說(shuō)，“不過(guò)還需要進(jìn)一步的工作來(lái)評(píng)估這一概念在大環(huán)境和長(zhǎng)期的情況下?！?/p>

到目前為止，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)使用小型臺(tái)式設(shè)備驗(yàn)證了這個(gè)概念，因此下一步將開(kāi)始擴(kuò)展到具有實(shí)際應(yīng)用的設(shè)備。他們說(shuō)，根據(jù)他們的計(jì)算，一個(gè)只有1平方米收集面積的系統(tǒng)應(yīng)該足以提供一個(gè)家庭的日常飲用水需求。根據(jù)研究人員的計(jì)算，一平方米的設(shè)備所需的材料只需要大約4美元。

研究人員表示，他們的測(cè)試設(shè)備運(yùn)行了一個(gè)星期，沒(méi)有任何鹽積累的跡象。而且這個(gè)設(shè)備非常穩(wěn)定。他們說(shuō)，“即使我們施加一些極端的擾動(dòng)，比如海水或湖面上的波浪，它也可以很快恢復(fù)到原來(lái)的平衡位置”。

研究人員認(rèn)為，在未來(lái)幾年內(nèi)將這種實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的概念證明轉(zhuǎn)化為可操作的商業(yè)設(shè)備，并提高整體產(chǎn)水率應(yīng)該是可能的。第一個(gè)應(yīng)用可能是在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)提供安全用水，或在颶風(fēng)、地震或其他正常供水中斷后用于救災(zāi)。

他們還補(bǔ)充說(shuō)，“如果我們能把陽(yáng)光集中一點(diǎn)，我們就可以用這種被動(dòng)式裝置產(chǎn)生高溫蒸汽，對(duì)電網(wǎng)以外的農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行醫(yī)療消毒。我們認(rèn)為真正的機(jī)會(huì)在發(fā)展中國(guó)家，這是短期內(nèi)最有可能產(chǎn)生影響的地方，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單性?！?/p>

（文章來(lái)源：財(cái)聯(lián)社）

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