Теперь, академики добавили третий элемент – опущенную в углерод бумагу – который может превратить эту тактику выживания в очень эффективный и недорогой способ превратить морской и загрязнил воду в питьевую воду для личного использования.Идея, которая могла помочь обратиться к глобальной нехватке питьевой воды, особенно в развивающихся областях и регионах, затронутых стихийными бедствиями, описана в исследовании, опубликованном онлайн сегодня (30 января 2017) в журнале Global Challenges.
«Используя чрезвычайно недорогие материалы, мы были в состоянии создать систему, которая делает близкое максимальное использование солнечной энергии во время испарения. В то же время мы минимизируем потерю количества тепла во время этого процесса», говорит ведущий исследователь Цяоцян Гань, доктор философии, адъюнкт-профессор электротехники в Университете в Школе Буффало Технических и прикладных наук.Дополнительные члены исследовательской группы от Отдела UB Химии, Фуданьский университет в Китае, Висконсинский университет в Мадисоне и лаборатория Ганя, который является членом Центра передового опыта штата Нью-Йорк UB в Информатике Материалов и UB’s, ВОЗОБНОВЛЯЕТ Институт, междисциплинарный институт, посвященный решению сложных проблем охраны окружающей среды.Солнечный генератор пара
Чтобы провести исследование, команда построила небольшое солнечное все еще. Устройство, которое они называют «солнечным генератором пара», чистит или опресняет воду при помощи тепла, преобразованного из солнечного света. Вот то, как это работает: солнце испаряется вода.
Во время этого процесса оставлены позади соль, бактерии или другие нежелательные элементы, когда жидкость перемещается в газообразное состояние. Водяной пар тогда охлаждается и возвращается к жидкому состоянию, где он собран в отдельном контейнере без соли или загрязнителей.«Люди, испытывающие недостаток в соответствующей питьевой воде, использовали солнечные кадры в течение многих лет, однако, эти устройства неэффективны», говорит Хэомин Сонг, кандидат доктора философии в UB и одном из ведущих соавторов исследования. «Например, много устройств теряют ценную тепловую энергию из-за нагревания оптовой жидкости во время процесса испарения.
Между тем системы, которые требуют оптических концентраторов, таких как зеркала и линзы, чтобы сконцентрировать солнечный свет, дорогостоящие».Исследовательская группа UB-led решила эти проблемы, создав солнечное все еще о размере мини-холодильника.
Это сделано из расширенного пенополистирола (общая пластмасса, которая действует как тепловой изолятор и, в случае необходимости, устройство плавания), и пористая бумага, покрытая в саже. Как салфетка, бумага поглощает воду, в то время как сажа поглощает солнечный свет и преобразовывает солнечную энергию в тепло, используемое во время испарения.
Солнечная неподвижная вода убежищ к пару очень эффективно. Например, только 12 процентов доступной энергии были потеряны во время процесса испарения, уровень, которому верит исследовательская группа, беспрецедентен. Выполнение сделано возможным, частично, потому что устройство преобразовывает только поверхностную воду, которая испарилась на уровне 44 градусов Цельсия.Эффективный и недорогой
Основанный на результатах испытаний, исследователи полагают, что тихое способно к производству 3 – 10 литров воды в день, который является улучшением по сравнению с большинством коммерческих солнечных кадров подобного размера, которые производят 1 – 5 литров в день.Материалы для нового солнечного все еще стоят примерно 1,60$ за квадратный метр – число, которое могло уменьшиться, если бы материалы были куплены оптом. (В отличие от этого, системы, которые используют оптические концентраторы, могут продаться в розницу больше чем за 200$ за квадратный метр.), Если коммерциализировано, розничная цена устройства могла бы в конечном счете уменьшить огромный запланированный промежуток финансирования – $26 триллионов во всем мире между 2010 и 2030, согласно Всемирному экономическому форуму – необходимый для водных модернизаций инфраструктуры.
«Солнечное все еще, которое мы развиваем, было бы идеально для малочисленных сообществ, позволяя людям произвести их собственную питьевую воду во многом как они производят свою собственную энергию через солнечные батареи на их крыше дома», говорит Чжэцзюнь Лю, ученый посещения в UB, кандидат доктора философии в Фуданьском университете и одном соавторы исследования.Исследование финансировалось, частично, американским Национальным научным фондом, Национальным научным фондом Китая и китайским Советом по Стипендии.