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【前沿】当太阳能遇上石墨烯

2016-11-30 00:03

来源: Radow
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导读: 近日,中国研究人员告了一种高效、便携的太阳能海水淡化技术,能以高达80%的能源转换效率把海水转化成高质量的饮用水。负责研究的南京大学现代工程与应用科学学院教授朱嘉介绍,他们使用的是一种太阳能海水淡化利用光蒸馏原理的技术,一直无法大规模应用。

  近日,中国研究人员告了一种高效、便携的太阳能海水淡化技术,能以高达80%的能源转换效率把海水转化成高质量的饮用水。负责研究的南京大学现代工程与应用科学学院教授朱嘉介绍,他们使用的是一种太阳能海水淡化利用光蒸馏原理的技术,一直无法大规模应用。为此,朱嘉课题组提出一种新思路。

  

  近日,中国研究人员告了一种高效、便携的太阳能海水淡化技术,能以高达80%的能源转换效率把海水转化成高质量的饮用水。负责研究的南京大学现代工程与应用科学学院教授朱嘉介绍,他们使用的是一种太阳能海水淡化利用光蒸馏原理的技术,无需其他能量即可产生淡水,因此为理想的海水淡化方案,但由于能量转换效率较低,一直无法大规模应用。

  为此,朱嘉课题组提出一种新思路,它有两大创新之处:一是利用石墨烯制成可折叠而且轻便的薄膜,用来吸收太阳能蒸馏海水,大大增加了便携性;二是让石墨烯吸收体与海水分隔开,降低热导损耗。

  此外,由于在过去绝大部分工作中,吸收体与水直接接触,造成能量通过水本身的导热而耗散掉,所以需要光学聚焦、隔热等手段维持热平衡。他们设计了一个特殊的二维水通道,不让吸收体与海水直接接触,所以不需外界辅助,就能实现高效转换。

  据报道,朱嘉课题组设计的是一个由泡沫聚苯乙烯制成的圆柱形热绝缘体,热绝缘体外层涂以织维素涂层构成特殊水通道,圆柱体顶部覆盖着石墨烯薄膜。工作时,织维素通过毛细作用从下部水池吸水,供给上方薄膜加热成蒸汽,进而收集淡水。

  朱嘉介绍,之前光到蒸汽的能量转换效率在同等条件下一般为60%左右,而他们的装置可达到80%,转化后水质经初步检验超过世界卫生组织等国际通用标准。加上薄膜可折叠且轻便,制造成本较低,所以“应用范围大大提高”。当然,这个装置长期工作的稳定性还需要时间以及在不同应用场景下进行检验。

  水资源短缺一直是世界各国都关注的焦点问题,而我国虽然幅员辽阔,却是世界上水资源最缺乏的国家之一,人均占有量少,水患问题也多。

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