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新太阳能材料可高效清洁饮用水
发布时间:2020-07-22     作者:   来源:科界   分享到:

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研究人员开发了一种铝面板,可更有效地收集太阳能,蒸发和净化污水。

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用激光技术处理普通铝材料后,铝材表面变成了黑色,

并具备了超强光吸收性和超毛细作用。

一直以来,为战地士兵和缺水地区居民提供清洁饮用水都是一个全球性难题。一种具有超强吸光特性的新型铝材料可能会改变这种状况。

《自然·可持续发展》杂志7月13日报道,在美国陆军研究办公室(ARO)的资助下,罗切斯特大学的研究人员开发了一种铝面板,可更有效地收集太阳能,蒸发和净化污水。

ARO项目负责人、Evan Runnerstrom博士说:“作战人员离不开饮用水。这种铝质面板可以用于制造被动式或低能耗净水装置,满足士兵的用水需求。”

研究人员以飞秒激光脉冲蚀刻普通铝板表面,使其变成黑色,并具备超强的光吸收性和毛细作用。当铝板以一定角度浸入水中后,其表面会吸附一层水薄膜。黑化表面利用其保留的几乎100%的太阳能快速加热水,使其蒸发。而毛细表面结构改变了水的分子间化学键,进一步提高了蒸发过程的效率。

罗切斯特大学光学教授Chunlei Guo表示:“这项技术的效率几乎可以达到100%。这是一种简便、耐用、廉价的全球水危机解决方案,在发展中国家尤为适用。”

室内研究表明,新型铝材可以减少洗涤剂、重金属和染料等常见污染物的含量,使水质达到安全饮用标准。Guo说,发达国家也可以用这项技术缓解干旱地区的水资源短缺问题,以及推进海水淡化项目。

利用太阳光煮沸饮水一直被认为是消除微生物病原体、减少腹泻感染的有效方法。然而,这种方法不能消除重金属和其他污染物。基于太阳能的水蒸发技术,利用水的相态变化截留杂质,进一步减少了污染物。

然而,水蒸发技术涉及的体积加热方式非常低效,不利于大规模收集净水。为此,工程师们提出用界面加热方式对其进行改进。但新的问题又产生了:材料只能水平铺设;毛细材料很容易被遗留的污染物堵塞,需要频繁更换。

Guo等开发的铝面板突破了这些限制。他说:“我们使用的是开槽表面,简单的喷淋就能清洗干净。此外,我们的铝板角度可以根据太阳位置不断调整,能量使用效率很高

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