低成本、高效率的太陽能海水淡化技術解析

科學家們開發了一種低成本、高效率的技術，利用太陽能從海水中去除鹽分，生產安全的飲用水。盡管地球上有大量的水，但其中大部分是不可飲用的海水。淡水只占總數的2.5%左右，因此世界上大部分地區都經歷著嚴重的缺水問題。

在AIP出版社出版的《AIP進展》中，中國的科學家報告了一種由太陽能驅動的高效海水淡化裝置的開發。該設備包括一個含鈦層，即TiNO，或氮化鈦氧化物，能夠吸收太陽能。鈦氧化物被沉積在一種特殊的紙和泡沫上，使太陽能吸收器漂浮在海水上。

當太陽光照射到鈦層時，它迅速加熱并使水汽化。通過將該裝置放在一個帶有傾斜石英屋頂的透明容器中，水蒸氣可以被冷凝和收集從而產生大量的淡水。

“在太陽能領域，TiNO是一種常見的商業太陽能吸收涂層，廣泛用于太陽能熱水系統和光伏裝置中，”作者張超說。“它具有較高的太陽吸收率和較低的熱輻射率，可以有效地將太陽能轉化為熱能”。

研究人員開發了一種使用被稱為磁控濺射的技術來沉積一層TiNO的方法。他們使用了一種被稱為Airlaid紙的特殊類型的高孔隙紙作為一種吸水材料，從海水庫中供水，它是由木纖維制成的，通常用于一次性尿布。

蒸發裝置包括3個部分：頂部的TiNO層、熱絕緣體以及底部的氣墊紙。隔熱層是聚乙烯泡沫，它有許多充滿空氣的孔隙，可以捕獲熱量，使多層裝置漂浮在海水水庫的頂部，最大限度地減少對周圍環境的熱量損失。用作TiNO太陽能吸收器基材的多孔氣墊紙可以重復使用和回收30次以上。

TiNO表面的鹽分沉淀可能會干擾效率，但研究人員發現，即使經過很長一段時間，表面也沒有形成鹽層。他們認為，紙張的多孔性吸走了可能在表面形成的鹽分，使其回到海水庫中。

普通海水的鹽度是每升超過75 000毫克的鹽。普通飲用水的鹽度約為每升200毫克。海水淡化裝置能夠將海水的鹽度降低到每升2毫克以下。

這種海水淡化技術的低成本、高效率和無污垢的結合表明它有可能幫助解決世界上的淡水短缺問題。