Простой, на солнечных батареях опреснения воды

Совершенно пассивных солнечных батареях опреснения система, разработанная исследователями из Массачусетского технологического института и в Китае может обеспечить более чем в 1,5 литров чистой питьевой воды в час на каждый квадратный метр площади солнечных сбора. Такие системы потенциально могут служить решетки засушливых прибрежных районах, чтобы обеспечить эффективное, низкая-стоимость источника воды.

Система использует несколько слоев плоских солнечных испарителей и конденсаторов, выстроились в вертикальный массив и увенчанный прозрачный аэрогель изоляции. Это описано в статье, опубликованной сегодня в журнале энергетика и экологические науки, автором МИТ докторантов Ленан Чжан и Чжао Лин, постдок Чжэньюань Сюй, профессор машиностроения и начальник отдела Эвелин Ван, И восемь других в MIT и в Шанхайского университета Джао Тонг в Китае.

Ключ к эффективности системы заключается в том, что он использует каждый из нескольких этапов, чтобы опреснять воду. На каждом этапе, тепла, выделяющегося на предыдущем этапе впрягается вместо потерянного. Таким образом, демонстрация устройства команды смогут добиться общей эффективности 385% в преобразовании энергии солнечного света в энергию испарения воды.

Устройство по сути представляет собой многослойный Солнечный до сих пор, с набором испарения и конденсации компонентов, таких как те, которые используются для перегонки спиртных напитков. Он использует плоские панели, чтобы поглощать тепло, а затем передать это тепло в слой воды так, что она начинает испаряться. Пар затем конденсируется на следующей панели. Что вода попадет собираются, в то время как тепло от конденсации пара передается в следующий слой.

Когда пар конденсируется на поверхности, он испускает тепло; в типичных систем конденсатор, что тепло просто теряется в окружающей среде. Но в этот прокладка испарителя отпущенной тепловой энергии течет к следующему испаряющегося слоя, обработка солнечное тепло и повышая общую эффективность.

«Когда вы конденсируют воду, вы высвобождают энергию в виде тепла», — говорит Ван. «Если у вас есть более чем один этап, вы можете воспользоваться этой жары.»

Добавление дополнительных слоев повышает эффективность преобразования для производства питьевой воды, но каждого слоя также добавляет стоимость и объемной системе. Команда обосновалась на 10-ступенчатая система для их экспериментального устройства, которое было испытано на здании МТИ на крыше. Система избавлена чистой воды, которые превысили стандарты города питьевой водой, на которой в 5,78 литров на квадратный метр (около 1,52 литров в 11 квадратных метров) площади солнечных сбора. Это более чем в два раза больше, чем рекордное количество ранее произведенных такие пассивные солнечные системы опреснения воды, — говорит Ван.

Теоретически, с более ступеней опреснения и последующей оптимизации, благодаря таким системам можно достигнуть общего уровня эффективность как высоко как 700 или 800 процентов, — говорит Чжан.

В отличие от опреснительных систем, нет скопления солей или концентрированных рассолов, которые должны быть утилизированы. В свободном плавании конфигурации, любая соль, которая скапливается в течение дня просто быть снесенным обратно ночью через влагу материал и обратно в воду, по словам исследователей.

Их демонстрация была построена в основном из недорогих, подручных материалов, таких как коммерческий черный гелиоприемника и бумажные полотенца для капиллярного фитиля, чтобы нести воду в контакте с поглотителем солнечной энергии. В большинстве других попыток сделать пассивной солнечной энергии системы, солнечной поглощающего материала и влагу материал был один компонент, который требует специальных и дорогих материалов, говорит Ван. «Нам удалось разделить эти два».

Самым дорогим компонентом прототипа является слой прозрачный аэрогель используется в качестве изолятора в верхней части стека, но команда предлагает и другие, менее дорогостоящие изоляторы могут быть использованы в качестве альтернативы. (Сам аэрогель сделан из грязи-дешевые кремнезема, но требует специального оборудования для сушки для его производства.)

Ван подчеркивает, что основной вклад команды является основой для понимания, как оптимизировать такие многоступенчатые пассивных систем, которые они называют термически локализуется многоступенчатого опреснения. Формулы они разрабатывали, вероятно, может применяться для разнообразных материалов и архитектур устройств, дает возможность для дальнейшей оптимизации системы, основанные на различных масштабах деятельности или местным условиям и материалам.

Одна из возможных конфигураций будет плавающей панели на тело соленой водой, таких как подтопления пруда. Они могут постоянно и пассивно доставить пресную воду по трубам на берег, пока солнце светит каждый день. Другие системы может быть предназначен для обслуживания отдельного домохозяйства, возможно, с помощью плоской панели на большую неглубокую цистерну морской воды, которая перекачивается или перевозится в. Команда оценивает, что система С примерно 1 квадратных метров площади солнечных сбора может удовлетворить суточную потребность в питьевой воде одного человека. В производстве, они думают, что система построена для удовлетворения потребностей семьи может быть построен по цене около $100.

Ученые планируют дальнейшие эксперименты, чтобы продолжать оптимизировать выбор материалов и конфигураций, а также для проверки прочности системы в реальных условиях. Они будут также работать над переводом конструкция их лабораторные устройство в то, что будет подходящим для потребителей. Есть надежда, что он может в конечном итоге сыграть свою роль в борьбе с нехваткой воды в развивающихся странах, где надежное электроснабжение является дефицитным, но морская вода и солнечный свет имеются в изобилии.

Исследовательская группа, включенный, Chenxi в Ван И Ruzhu Ван в Шанхайском университете Цзяо Тун Банцзюнь Ли, и Бикрам Бхатия, Кайл Уилки, песня Youngsup, Омар Лаббан, и Джон Lienhard, кто является Абдул Латиф Джамиль воды профессор Массачусетского технологического института. Исследование проводилось при поддержке Национального фонда естественных наук Китая, Сингапура и Массачусетского технологического Альянса по исследованиям и технологиям, и Тата Центра Массачусетского технологического института технологии и дизайна.

сделать разницу: спонсорские возможности