Обессоливание воды. Новый солнечный опреснитель с КПД 46%

0 0

Дефицит пресной воды, одна из самых серьезных глобальных проблем, угрожает развитию общества во многих регионах. Инженеры из Даляньского морского университета Китая разработали устройство на солнечной энергии дляобессоливания воды, которое сочетает в себе высокую эффективность, долговечность и дешевизну.

Солнечное испарение на границе раздела фаз, локализующее преобразование солнечной энергии в тепловую на границе раздела пар-жидкость, обеспечивает новый подход к опреснению морской воды.

Обессоливание воды. Новый солнечный опреснитель с КПД 46%

Активный верхний слой изготовлен из оксида нитрида титана (TiNO), который эффективно улавливает солнечное тепло. Он наносится на материал, имеющий тончайшие вертикальные поры. Морская вода испаряется на поверхности промежуточного слоя. Пористая бумага с воздушным прослаиванием, которая используется в качестве подложки для солнечного абсорбера из TiNO, может быть повторно использована более 30 раз.

В разработке используется один из простейших способов удаления из воды солей, вредных веществ и микроорганизмов — дистилляция, то есть испарение жидкости с дальнейшей конденсацией водяного пара. Опреснитель представляет собой плавучий блок, способный эффективно собирать солнечную энергию и преобразовывать ее в тепловую, необходимую для ускорения парообразования.

В основе устройства лежит вспененный полиэтилен, обеспечивающий плавучесть и теплоизоляцию. Массив пенополиэтилена обернут нетканым материалом типа айрлайд, содержащим абсорбент. Аналогичное полотно используется для впитывания влаги в гигиенических изделиях. В опреснителе айрлайд служит для подъема воды к верхней части устройства, покрытой оксид-нитридом титана.

«В солнечной энергетике оксид-нитрид титана — стандартное покрытие для коммерческих продуктов, оно способно поглощать лучи солнца и широко используется в солнечных водонагревателях и в фотоэлектрических установках, — рассказывает Чао Чан, ведущий автор исследования. — У этого вещества коэффициент поглощения солнечной энергии высокий, а коэффициент теплового излучения — небольшой, поэтому оно эффективно превращает солнечную энергию в тепловую».

Обессоливание воды. Новый солнечный опреснитель с КПД 46%

(а) Оптическое изображение изготовленного солнечного поглотителя диаметром 3,5 см.Изображение сканирующим электронным микроскопом (СЭМ-изображение) солнечного поглотителя при (б) малом увеличении и (в) большом увеличении.(d) Трехмерное оптическое микроскопическое изображение солнечного поглотителя.(д) Спектры поглощения солнечного поглотителя и воздушно-укладываемой бумаги в УФ – видимой – ИК-области.(f) Профили изменения температуры солнечного поглотителя и бумаги, под действием солнечного излучения

Для сбора создаваемого опреснителем водяного пара можно использовать любой конденсатор стандартной конструкции. Например, прозрачный контейнер с наклонной верхней поверхностью, на которой вода будет переходить в жидкое состояние и затем стекать по стенкам в приемник.

В ходе испытаний разработки эффективность всего процесса получения чистой воды с помощью солнечной энергии составила 46%. Это высокий показатель для опреснителя, так как у аналогичных моделей КПД обычно равен 30–40%.

Другое важное преимущество устройства — способность к длительной работе. Применяемый айрлайд препятствует скоплению соли на испаряющей поверхности, которое часто становится причиной снижения производительности подобных опреснителей, и кроме того может использоваться повторно до 30 раз.

Обессоливание воды. Новый солнечный опреснитель с КПД 46%

Сочетание низкой стоимости, высокой эффективности опреснения показывает, что тенология может помочь решить проблему нехватки пресной воды в мире

Несмотря на обилие воды на Земле, питьевая пресной воды составляет около 3,5×108м,3что составляет всего 2,53% от общего объема мировых запасов воды.Для решения проблемы глобальной нехватки воды были предприняты многочисленные усилия по разработке новых передовых материалов и технологий для улучшения качества и производства пресной воды из морской и даже загрязненной воды. Современные технологии очистки воды в основном включают технологию очистки с помощью мембран обратного осмоса и технологию опреснения методом испарения.Однако обычные технологии очистки воды имеют сложную структуру, высокую стоимость, высокое потребление энергии и высокую стоимость обслуживания, что затрудняет их практическое применение, особенно в развивающихся странах.Солнечная энергия, как возобновляемый и чистый ресурс, применяется в солнечных водонагревателях, солнечных электростанциях и солнечных фотоэлектрических установках. Как правило, солнечная энергия может быть преобразована в электрическую с помощью фотоэлектрических процессов или тепловую энергию с помощью фототермических процессов. По сравнению с фотовольтаикой, технологии преобразования солнечной энергии в тепловые, в которых используются фототермические материалы для сбора солнечной энергии и преобразования ее в тепловую энергию, стали наиболее прямым способом подачи энергии и привода турбин во многих важных промышленных процессах. Недавно технология межфазного испарения с использованием солнечной энергии, которая локализует преобразование солнечной энергии в тепловую на границе раздела пар-жидкость, была предложена в качестве потенциального способа снижения тепловых потерь и повышения эффективности преобразования солнечной энергии в тепловую.

Источник

Источник: naukatehnika.com
Оставить комментарий

Мы используем файлы cookie. Продолжив использование сайта, вы соглашаетесь с Политикой использования файлов cookie и Политикой конфиденциальности Принимаю

Privacy & Cookies Policy