为偏远地区开发的新型太阳能海水淡化系统

随着夏季气温飙升，缺水的阴影越来越大。作为增加清洁饮用水供应的可能解决方案，科学研究所(IISc)的研究人员开发了一种新型热脱盐系统，该系统可以利用太阳能工作。

最常用的脱盐方法是基于膜的反渗透和热脱盐。但是，两者都消耗大量能量。

热法脱盐系统的工作原理是加热盐水，然后冷凝产生的蒸汽以获得淡水。但蒸发所需的能量通常来自电力或化石燃料的燃烧。一种环保的替代方法是使用太阳能蒸馏器，利用太阳能蒸发大型水库中的盐水，并收集在透明屋顶上凝结的水蒸气。然而，在冷凝过程中，屋顶上会形成一层薄薄的水，从而降低了可以穿透水库的太阳能量，从而降低了系统的效率。

作为此类太阳能蒸馏器的替代品，IISc团队开发了一种新颖的太阳能海水淡化装置设计，该装置更节能、更具成本效益且便于携带，可以方便地安装在持续供电受限的地区，机械工程系助理教授SusmitaDash解释说，该研究的通讯作者发表在Desalination上。

该设置由Dash和Ph.D.设计。学生NabajitDeka由一个盐水容器、一个蒸发器和一个冷凝器组成，这些容器封闭在一个绝缘室内，以避免热量散失到周围空气中。

他们的系统通过使用太阳热能蒸发少量吸收或“芯吸”到蒸发器中的水，蒸发器具有纹理表面。将液体芯吸到蒸发器中利用了微型纹理的毛细管效应。这种效应允许液体被吸入多孔材料的狭窄空间，就像海绵吸收水一样。Dash说，利用这种方法，而不是加热储液器中的整个液体体积，可以显着提高系统的能源效率。

该团队在由铝制成的蒸发器表面蚀刻了微小的凹槽。Deka解释说，他们必须对凹槽尺寸和间距以及表面粗糙度的不同组合进行试验，以确定有效芯吸的正确模式。

据研究人员称，在大多数海水淡化研究中经常被忽视的冷凝器是太阳能海水淡化系统的另一个关键要素。为了防止在冷凝过程中形成水膜，就像在太阳能蒸馏器中一样，Dash和Deka制造了一个具有交替亲水和超亲水表面的冷凝器。凝结在亲水图案上的水滴被拉向超亲水区域。Dash解释说，冷凝水对超亲水区域的这种亲和力使亲水表面能够自由地容纳一批新鲜的冷凝水。

在冷凝过程中，一些热量散失到大气中。研究人员设计该系统的方式是，冷凝过程中释放的热量也被捕获并用于加热冷凝器背面不同蒸发器中吸收的盐水，从而减少了所需的太阳能量，并提高了效率系统的更多。

该团队还成功地将多个蒸发器-冷凝器组合串联起来，形成了一个多级太阳能海水淡化系统。如果该系统占地面积为1平方米，则每30分钟可生产一升饮用水——至少是相同尺寸的传统太阳能蒸馏器生产的两倍。

除海水外，该系统还可以处理含有溶解盐分的地下水以及微咸水。可以对其进行调整以与白天太阳的移动位置对齐。

研究人员目前正致力于扩大该系统并提高其耐用性，并增加饮用水的生产量，以便将其部署用于家庭和商业用途。

更多信息：NabajitDeka等人，

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