2023-09-26 10:07
完全依靠自然光，一平方米大小的蒸发器每天能从海水中收集多少淡水――答案是23升，可满足十余名成年人一天饮用所需。记者9月25日从东北大学获悉，该校和中国科学院金属研究所组成的团队取得重大突破，创造了“无盐分析出的太阳能海水淡化速率”世界纪录，比原纪录提高近1.5倍，可实现零碳淡化大量海水，拥有极高的应用价值。该研究成果近期已在《自然》杂志在线发表。
用太阳能绿色零碳淡化海水，效率是首要难题。东北大学左良教授团队、秦高梧教授团队与中国科学院金属研究所陈星秋研究员团队共同研究，发现一种钛金属新材料，拥有良好的吸光效应，吸光率高达96.4%，可将太阳能高效转化成热能，进而大幅提高海水的淡化效率。
“我们将该材料与聚乙烯醇混合，制作出新型蒸发器，创造了单位太阳光照条件下每平方米6.09千克每小时水蒸发速率的世界纪录，而且可实现长时间工作且无盐分析出。”该论文第一作者、东北大学材料科学与工程学院副教授杨波表示，对于海水淡化，能耗是直接决定其成本高低的关键。目前常用的海水淡化装置就像筛子，需要在一个反渗透膜上施加约25个大气压，才能把水挤过去，将其他离子留下来，能耗巨大。“我们设计的户外海水淡化和淡水收集装置，在自然光下可实现平均每平方米日收集淡水23升，绿色高效，工作过程零碳排放。这为海水淡化以及工业废水节能处理提供崭新方向，可有效应对水资源短缺问题。”
此外，研究团队还对海水淡化机制进行了深入研究。“实验表明，在阳光照射下，该材料表面的水分子是以‘团簇’形式一起蒸发。不同于传统材料表面，水以单分子模式蒸发，因此效率更高。”杨波表示，这一发现从本质上揭示了该材料高效蒸发的原理，革新了学界对海水蒸发机理的传统认知，为日后设计开发更多光热转换材料提供了新思路。
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