Опреснение — важная технология, которая расширит мировые запасы питьевой воды. Инженеры в Китае продемонстрировали новую, относительно простую конструкцию установки с высокой эффективностью и низкой стоимостью.
Жестокая ирония — поверхность Земли покрыта водой, но подавляющая ее часть непригодна для питья. Если бы ученые нашли способ удалить соль, соединения и бактерии, которые делают воду непригодной для питься, человечество избавилось бы от одной из фундаментальных проблем.
Один из простейших способов сделать это — задействовать основы физики испарения и повторной конденсации воды. Исследователи из Даляньского морского университета в Китае разработали новую опреснительную установку, которая может плавать на поверхности морской воды, эффективно поглощать солнечную энергию и использовать это тепло для испарения воды.
Сам блок состоит из трех слоев: основная часть — это вспененный полиэтилен, который помогает ему плавать и действует как теплоизолятор. Снаружи пенопласт завернут в специальную бумагу — абсорбирующий материал, используемый в одноразовых подгузниках. Он отводит воду вверх к поверхности. Верхняя поверхность покрыта оксидом нитрида титана (TiNO).
В области солнечной энергии TiNO — обычное коммерческое покрытие, поглощающее солнечные лучи. Он широко используется в солнечных системах горячего водоснабжения и фотоэлектрических установках. Оксид нитрида титана отличается высоким коэффициентом поглощения солнечной энергии и низким коэффициентом теплового излучения. Это значит, что он эффективно преобразовывает солнечную энергию в тепловую.
Схема опреснительной установки. Фото: Чао Чанг
Затем этот блок помещается в солнечный дистиллятор — прозрачный пластиковый контейнер с наклонной крышкой, который улавливает конденсирующуюся пресную воду и направляет ее в «точку сбора». В ходе испытаний команда обнаружила, что у новой солнечной батареи эффективность преобразования солнечной энергии в воду составляет 46%. Вообще от одиночных установок такого типа ожидается от 30 до 40%.
Важно отметить, что устройству удается избежать одной серьезной ошибки — загрязнения из-за накопления солей на поверхности. Со временем это снижает его эффективность. В ходе испытаний команда выяснила, что солевой слой не образовался. Это свидетельствует о том, что специальные поры на покрытии блока отводят соль и сбрасывают ее обратно в морскую воду. Еще одно преимущество, по словам команды, заключается в том, что бумажный материал можно повторно использовать более 30 раз.
Ученые отмечают низкую стоимость и высокую эффективность разработки.
Journal information