完全依靠自然光，一平方米大小的蒸發(fā)器每天能從海水中收集多少淡水――答案是23升，可滿足十余名成年人一天飲用所需。記者9月25日從東北大學(xué)獲悉，該校和中國科學(xué)院金屬研究所組成的團(tuán)隊(duì)取得重大突破，創(chuàng)造了“無鹽分析出的太陽能海水淡化速率”世界紀(jì)錄，比原紀(jì)錄提高近1.5倍，可實(shí)現(xiàn)零碳淡化大量海水，擁有極高的應(yīng)用價(jià)值。該研究成果近期已在《自然》雜志在線發(fā)表。
用太陽能綠色零碳淡化海水，效率是首要難題。東北大學(xué)左良教授團(tuán)隊(duì)、秦高梧教授團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院金屬研究所陳星秋研究員團(tuán)隊(duì)共同研究，發(fā)現(xiàn)一種鈦金屬新材料，擁有良好的吸光效應(yīng)，吸光率高達(dá)96.4%，可將太陽能高效轉(zhuǎn)化成熱能，進(jìn)而大幅提高海水的淡化效率。
“我們將該材料與聚乙烯醇混合，制作出新型蒸發(fā)器，創(chuàng)造了單位太陽光照條件下每平方米6.09千克每小時(shí)水蒸發(fā)速率的世界紀(jì)錄，而且可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間工作且無鹽分析出。”該論文第一作者、東北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授楊波表示，對于海水淡化，能耗是直接決定其成本高低的關(guān)鍵。目前常用的海水淡化裝置就像篩子，需要在一個(gè)反滲透膜上施加約25個(gè)大氣壓，才能把水?dāng)D過去，將其他離子留下來，能耗巨大。“我們設(shè)計(jì)的戶外海水淡化和淡水收集裝置，在自然光下可實(shí)現(xiàn)平均每平方米日收集淡水23升，綠色高效，工作過程零碳排放。這為海水淡化以及工業(yè)廢水節(jié)能處理提供嶄新方向，可有效應(yīng)對水資源短缺問題。”
此外，研究團(tuán)隊(duì)還對海水淡化機(jī)制進(jìn)行了深入研究。“實(shí)驗(yàn)表明，在陽光照射下，該材料表面的水分子是以‘團(tuán)簇’形式一起蒸發(fā)。不同于傳統(tǒng)材料表面，水以單分子模式蒸發(fā)，因此效率更高。”楊波表示，這一發(fā)現(xiàn)從本質(zhì)上揭示了該材料高效蒸發(fā)的原理，革新了學(xué)界對海水蒸發(fā)機(jī)理的傳統(tǒng)認(rèn)知，為日后設(shè)計(jì)開發(fā)更多光熱轉(zhuǎn)換材料提供了新思路。
來源：光明日報(bào)
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