Опреснитель воды испаряет и собирает очищенную воду прямо в открытом море

Опреснитель воды испаряет и собирает очищенную воду прямо в открытом море

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.

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.

Источник

Опреснительная установка солнечная вода

ЭкоТехника в Facebook Экотехника в Telegram ЭкоТехника в Twitter

  • Солнце
  • Ветер
  • Вода
  • Земля
  • Рынок

Дешевый опреснитель морской воды на солнечной энергии создан учеными MIT

Солнечный опреснитель воды

Инженеры MIT вместе с коллегами из Шанхайского университета разработали устройство для опреснения воды на солнечной энергии, не потребляющее дополнительных ресурсов и производящее 5,7 литра свежей воды в час при использовании солнечных модулей площадью 1 м2. Такие системы, по мнению разработчиков, можно будет задействовать в неэлектрифицированных прибрежных районах для обеспечения местных жителей дешевой и качественной питьевой водой.

Читайте также:  Установка веб сервера IIS с поддержкой PHP на Windows 8 Server 2012

Инновационный девайс представляет собой многослойную систему плоских солнечных испарителей и конденсаторов, установленных вертикально и закрытых сверху прозрачным аэрогелем, выполняющим функцию изолирующего материала.

Ключевой фактор энергоэффективности системы обеспечивается тем, что выработанное на каждом этапе технологического процесса тепло накапливается, а не теряется, и на демонстрационном прототипе команда инженеров показала конверсию солнечного света в энергию для выпаривания воды на уровне 385%.

Многослойная система испарения и конденсации похожа на систему дистилляции спирта. Плоские панели абсорбируют тепло и переносят его в слой воды, которая при нагревании начинает испаряться. Затем эта вода конденсируется на следующей панели, куда передается и накопленное тепло.

«При конденсации воды энергия высвобождается как тепло, которое можно использовать для выпаривания воды на следующем этапе»,- поясняет профессор Ван.

Каждый новый уровень конденсации улучшает качество питьевой воды, однако и увеличивает стоимость всей системы, и разработчики выбрали в качестве золотой середины десятиступенчатую систему опреснения. С одного квадратного метра солнечной установки за час было получено 5.78 литра воды, полностью соответствующей стандартам питьевой воды.

Способ опреснения воды на солнечной энергии

Достигнутый показатель производительности в два с лишним раза выше, чем у всех применяемых сегодня пассивных систем опреснения. Теоретически, при совершенствовании системы ее эффективность можно поднять с 385% до 700% или даже 800%, уверяют ученые.

В отличие от других опреснительных систем, новая установка не накапливает соль. По словам исследователей, все солевые растворы будут просто вымываться ночью через впитывающий материал обратно в морскую воду. Также, ее дополнительным достоинством служит возможность изготовления из недорогих, легкодоступных материалов.

Самым дорогостоящим компонентом прототипа является слой прозрачного аэрогеля, используемого в качестве изолятора, но команда предлагает использовать для этих целей другие менее дорогие материалы (сам аэрогель сделан из дешевого кремнезема, но для его изготовления требуется специальное сушильное оборудование).

Одним из возможных применений могут служить плавучие панели, размещаемые на поверхности водохранилищ. Они будут полностью автономными и обеспечат доставку пресной воды по трубам на берег в солнечную погоду. Другие системы могут быть спроектированы для обслуживания отдельных домохозяйств. По оценкам ученых, установка с солнечным коллектором площадью 1 м2 сможет обеспечивать суточный объем воды для одного человека, а при запуске в серию, устройство, обеспечивающее потребности одной семьи, будет стоить около 100 долларов.

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Источник

Обессоливание воды. Новый солнечный опреснитель с КПД 46%

Дефицит пресной воды, одна из самых серьезных глобальных проблем, угрожает развитию общества во многих регионах. Инженеры из Даляньского морского университета Китая разработали устройство на солнечной энергии для обессоливания воды, которое сочетает в себе высокую эффективность, долговечность и дешевизну.

Читайте также:  Скачать CINEMA 4D S23 110 бесплатно на русском языке

Солнечное испарение на границе раздела фаз, локализующее преобразование солнечной энергии в тепловую на границе раздела пар-жидкость, обеспечивает новый подход к опреснению морской воды.

дистилляция, обессоливание, испарение, солнечный опреснитель, опреснитель, пар-жидкость

В разработке используется один из простейших способов удаления из воды солей, вредных веществ и микроорганизмов — дистилляция, то есть испарение жидкости с дальнейшей конденсацией водяного пара. Опреснитель представляет собой плавучий блок, способный эффективно собирать солнечную энергию и преобразовывать ее в тепловую, необходимую для ускорения парообразования.

В основе устройства лежит вспененный полиэтилен, обеспечивающий плавучесть и теплоизоляцию. Массив пенополиэтилена обернут нетканым материалом типа айрлайд, содержащим абсорбент. Аналогичное полотно используется для впитывания влаги в гигиенических изделиях. В опреснителе айрлайд служит для подъема воды к верхней части устройства, покрытой оксид-нитридом титана.

«В солнечной энергетике оксид-нитрид титана — стандартное покрытие для коммерческих продуктов, оно способно поглощать лучи солнца и широко используется в солнечных водонагревателях и в фотоэлектрических установках, — рассказывает Чао Чан, ведущий автор исследования. — У этого вещества коэффициент поглощения солнечной энергии высокий, а коэффициент теплового излучения — небольшой, поэтому оно эффективно превращает солнечную энергию в тепловую».

дистилляция, обессоливание, испарение, солнечный опреснитель, опреснитель, пар-жидкость

Для сбора создаваемого опреснителем водяного пара можно использовать любой конденсатор стандартной конструкции. Например, прозрачный контейнер с наклонной верхней поверхностью, на которой вода будет переходить в жидкое состояние и затем стекать по стенкам в приемник.

В ходе испытаний разработки эффективность всего процесса получения чистой воды с помощью солнечной энергии составила 46%. Это высокий показатель для опреснителя, так как у аналогичных моделей КПД обычно равен 30–40%.

Другое важное преимущество устройства — способность к длительной работе. Применяемый айрлайд препятствует скоплению соли на испаряющей поверхности, которое часто становится причиной снижения производительности подобных опреснителей, и кроме того может использоваться повторно до 30 раз.

дистилляция, обессоливание, испарение, солнечный опреснитель, опреснитель, пар-жидкость

Несмотря на обилие воды на Земле, питьевая пресной воды составляет около 3,5×108 м, 3что составляет всего 2,53% от общего объема мировых запасов воды. Для решения проблемы глобальной нехватки воды были предприняты многочисленные усилия по разработке новых передовых материалов и технологий для улучшения качества и производства пресной воды из морской и даже загрязненной воды. Современные технологии очистки воды в основном включают технологию очистки с помощью мембран обратного осмоса и технологию опреснения методом испарения. Однако обычные технологии очистки воды имеют сложную структуру, высокую стоимость, высокое потребление энергии и высокую стоимость обслуживания, что затрудняет их практическое применение, особенно в развивающихся странах. Солнечная энергия, как возобновляемый и чистый ресурс, применяется в солнечных водонагревателях, солнечных электростанциях и солнечных фотоэлектрических установках. Как правило, солнечная энергия может быть преобразована в электрическую с помощью фотоэлектрических процессов или тепловую энергию с помощью фототермических процессов. По сравнению с фотовольтаикой, технологии преобразования солнечной энергии в тепловые, в которых используются фототермические материалы для сбора солнечной энергии и преобразования ее в тепловую энергию, стали наиболее прямым способом подачи энергии и привода турбин во многих важных промышленных процессах. Недавно технология межфазного испарения с использованием солнечной энергии, которая локализует преобразование солнечной энергии в тепловую на границе раздела пар-жидкость, была предложена в качестве потенциального способа снижения тепловых потерь и повышения эффективности преобразования солнечной энергии в тепловую.

Читайте также:  Скачать машины для Need For Speed Underground 2

Источник



Оксинитрид титана поможет создать плавучий опреснитель на солнечной энергии

Китайские инженеры создали опреснительную установку с покрытием из оксинитрида титана, который эффективно поглощает солнечную энергию и преобразует ее в тепловую для испарения морской воды. В работе, опубликованной в журнале AIP Advances, исследователи с помощью нового устройства превратили соленую воду в пригодную для питья. Опреснительная система, предложенная учеными, интегрированная в промышленный солнечный аппарат, сможет плавать в море и предоставлять питьевую воду.

Несмотря на обилие воды на Земле, пресная вода составляет лишь 2,53 процента от общего объема водных запасов. Увеличение численности людей и загрязнение планеты ведет к острой нехватке пресной воды. Сейчас разрабатываются новые технологии для превращения морской воды в питьевую. О различных способах очистки воды мы рассказывали в материале «Фильтруй с умом».

Ученые из Даляньского морского университета во главе с Чао Чангом (Chao Chang) разработали устройство, которое преобразует солнечную энергию в тепло для испарения морской воды, превращая ее в пресную. Основной блок устройства состоит из трех слоев. Первый слой — это вспененный полиэтилен, который позволяет опреснителю плавать, а также действует как теплоизолятор. Слой обернут пористой бумагой, подобно той, которая используется в подгузниках. Капиллярный эффект бумаги доставляет морскую воду к поверхности устройства, где она испаряется, очищаясь от солей, а затем конденсируется. Вода испаряется благодаря слою из оксинитрида титана (TiNO), который обычно применяется в солнечных системах горячего водоснабжения и фотоэлектрических установках.

Инженеры нанесли слой TiNO на пористую бумагу, используя технологию магнетронного распыления. С помощью спектрофотометра в диапазоне длин волн от 200 до 2500 нанометров ученые измерили солнечное поглощение бумаги до нанесения оксинитрида титана и после. Нанесение на бумагу TiNO увеличило поглощение света с 32 до 92 процентов.

(а) Оптическое изображение слоя TiNO диаметром 3,5 сантиметра. Снимки, сделанные с помощью сканирующего электронного микроскопа, слоя TiNO при (b) небольшом увеличении и (c) большом увеличении (d) Трехмерное оптическое микроскопическое изображение слоя TiNO. (e) Спектры поглощения TiNO и пористой бумаги (f) Профили изменения температуры TiNO и бумаги под действием солнечного излучения.

Источник