В Корее смогли опреснить морскую воду со скоростью 4 л. в час – самый высокий показатель в мире – без внешнего электропитания
- KOREA HERALD
- 6 часов назад
- 2 мин. чтения
Корреспондент Гу Бон Хёк
Схема солнечного опреснения. Солнечный свет нагревает испаритель, превращая морскую воду в пар. Этот пар конденсируется на наклонной стеклянной поверхности, в результате чего капли стекают по наклонной поверхности и собираются в одном месте [Предоставлено UNIST]
Разработана технология, которая позволяет преобразовывать морскую воду в питьевую воду, нагревая ее исключительно с помощью солнечного света, без внешнего источника питания. Ожидается, что она поможет решить проблему нехватки питьевой воды в развивающихся странах или островных регионах, не имеющих достаточной энергетической инфраструктуры.
12 янвая команда во главе с профессором Чан Чжи Хена из факультета энергетики и химической инженерии UNIST (Ульсанского национального института науки и технологий) сообщила о разработке испарителя на основе тройного оксида, который нагревает морскую воду с помощью солнечного света. Испаряя морскую воду с помощью этого устройства, а затем конденсируя ее, можно получить питьевую пресную воду без использования электричества.
При плавании на морской воде испаритель, разработанный исследовательской группой, может производить примерно 4,1 литра питьевой воды на квадратный метр в течение одного часа. Эта скорость почти в семь раз превышает скорость естественного испарения морской воды и является самой высокой скоростью испарения среди устройств на основе оксидов, о которых на сегодняшний день сообщалось в научных кругах.
Секрет такой высокой производительности заключается в новом фототермическом материале. Фототермические материалы поглощают солнечный свет и преобразуют его в тепло; они наносятся тонким слоем на поверхность испарителя.
Исследовательская группа создала фототермический материал из тройного оксида, заменив часть марганца в высококоррозионностойком оксиде марганца медью и хромом. Это технология «инжиниринга запрещенной зоны (энергетической щели)», которая позволяет проектировать диапазон длин волн солнечного света, который может поглощать материал, путем регулирования его состава. В то время как традиционные оксидные материалы поглощают только диапазон длин волн видимого света, новоразработанный материал поглощает 97,2% света в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах.
Кроме того, поглощенный солнечный свет эффективно преобразуется в тепло. Это происходит потому, что когда хром или медь заменяют марганец, доля поглощенной солнечной энергии, преобразуемой в тепло, увеличивается, а не реэмитируется в виде света.
В результате температура поверхности материала поднимается до 80 °C. Это значительно превосходит характеристики существующих оксидов марганца, которые достигали только 63 °C в идентичных условиях, или оксидов меди и марганца, которые регистрировали 74 °C.
Профессор Чан Чжи Хён (слева), доктор Рана Ирфан, доктор Ким Сон До и исследователь Ли Чжин Ён [Предоставлено UNIST]
Конструкция устройства тоже оптимизирована для минимизации накопления соли. Поверхность испарения, имеющая форму перевернутой «U» и покрытая фототермическим материалом, использует хлопковую ткань с высокой водопоглощающей способностью, в то время как остальная часть используют полиэстер. Волокнистая структура полиэстера действует как соломинка, быстро впитывая воду, а его гидрофобные свойства создают пути, которые предотвращает прилипание соли к поверхности испарения, позволяя ей стекать.
Профессор Чан Джи Хён пояснил: «Мы существенно улучшили низкую эффективность существующих оксидных фототермических преобразующих материалов, которые имели узкую полосу поглощения света, а также усовершенствовали их фототермические характеристики, что позволило создать высокоэффективный испаритель» - пояснил профессор Чан Чжи Хён, добавив: «Превосходная прочность материала и простота его крупномасштабного производства означают, что он может помочь решить реальные проблемы нехватки воды».
Результаты исследования опубликованы в онлайн-версии международного научного журнала «Advanced Materials» 16 числа прошлого месяца и ожидают официальной публикации.
Комментарии