被Science Highlight的“超效净水 太阳能蒸馏器”

全球淡水/饮用水资源枯竭和卫生条件恶化是全人类面对的严峻挑战之一。有预测显示,到2025年,世界上超过半数的国家将面对淡水资源紧张的严峻形势。而到2050年,世界上75%的人口将面临水资源短缺的困境。因此,提高水资源供给和研发消毒净化的技术就显得至关重要。这些技术还必须满足经济和可持续发展的要求,比如:廉价,低能耗,环保等等。在目前的水资源净化和海水淡化技术中,反渗透膜分离技术占主导地位。但是该技术耗能高,且对环境影响也大。所以目前世界各国都在研发新技术,以满足经济可持续的要求。便携式太阳能蒸馏器就是前景广阔的技术之一。它无须额外供电,环境友好,所以近年来受到了各国科研人员的关注。

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最近,美国纽约州立大学布法罗分校的甘巧强教授带领的研究小组和他的合作者们(中国复旦大学的江素华教授和美国威斯康辛麦迪逊大学的喻宗夫教授)研发出了一种便携式的太阳能表面水蒸馏器。该设计的核心部件使用了炭黑粉末,亲水多孔纸张和聚苯乙烯泡沫塑料,原料价格十分低廉。与传统太阳能蒸馏技术不同,这种太阳能蒸馏系统不需要昂贵笨重的光学聚焦组件,同时还能减少不必要的水体加热,从而大大提高了蒸发效率。在一倍太阳光下,该系统的热能转换效率达到88%。对应在1平方米的占地面积内,蒸发速率为每小时1.28千克。根据他们的室外实验结果,蒸馏水的产率是主流商用产品的2.4倍。利用1平方米的系统,在1倍太阳光照射下,每天可产水3~10升。重要的是,这个系统在高效产水的同时,还能净水,从而满足个人饮用水的基本需求。这一性能意味着对个人饮用水净化技术的突破。无论在产水速度还是在价格潜力上,都远胜传统产品。因此将为解决全球水资源问题提供一种廉价高效的方案,尤其适用于发展中国家和因自然灾害而中断净水供给的受灾地区。

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相关文章发表在Global Challenges​(DOI: 10.1002/gch2.201600003)上,并且被Science Highlight(DOI: 10.1126/science.aal0699)。

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