中國(guó)科學(xué)家用石墨烯實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能高效海水淡化 轉(zhuǎn)化率80%

【亞洲配件網(wǎng)】11月21日在美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上報(bào)告了一種高效、便攜的太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)，能以高達(dá)80%的能源轉(zhuǎn)換效率把海水轉(zhuǎn)化成高質(zhì)量的飲用水。

中國(guó)科學(xué)家用石墨烯實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能高效海水淡化 轉(zhuǎn)化率80%

負(fù)責(zé)研究的南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院教授朱嘉告訴新華社記者，太陽(yáng)能海水淡化利用光蒸餾原理，無(wú)需其他能量即可產(chǎn)生淡水，因此為理想的海水淡化方案，但由于能量轉(zhuǎn)換效率較低，一直無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用。

為此，朱嘉課題組提出一種新思路，它有兩大創(chuàng)新之處：一是利用石墨烯制成可折疊而且輕便的薄膜，用來(lái)吸收太陽(yáng)能蒸餾海水，大大增加了便攜性;二是讓石墨烯吸收體與海水分隔開(kāi)，降低熱導(dǎo)損耗。

朱嘉說(shuō)，在過(guò)去絕大部分工作中，吸收體與水直接接觸，造成能量通過(guò)水本身的導(dǎo)熱而耗散掉，所以需要光學(xué)聚焦、隔熱等手段維持熱平衡。他們的工作設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊的二維水通道，不讓吸收體與海水直接接觸，所以不需外界輔助，就能實(shí)現(xiàn)高效轉(zhuǎn)換。

具體來(lái)說(shuō)，他們?cè)O(shè)計(jì)了圓柱體形狀的一個(gè)熱絕緣體，由泡沫聚苯乙烯制成，熱絕緣體外層涂以織維素涂層構(gòu)成特殊水通道，圓柱體頂部覆蓋著石墨烯薄膜。工作時(shí)，織維素通過(guò)毛細(xì)作用從下部水池吸水，供給上方薄膜加熱成蒸汽，進(jìn)而收集淡水。

朱嘉說(shuō)，之前光到蒸汽的能量轉(zhuǎn)換效率在同等條件下一般為60%左右，而他們的裝置可達(dá)到80%，轉(zhuǎn)化后水質(zhì)經(jīng)初步檢驗(yàn)超過(guò)世界衛(wèi)生組織等國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)。加上薄膜可折疊且輕便，制造成本較低，所以“應(yīng)用范圍大大提高”。當(dāng)然，這個(gè)裝置長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性還需要時(shí)間以及在不同應(yīng)用場(chǎng)景下進(jìn)行檢驗(yàn)。

談及這項(xiàng)工作的意義，朱嘉說(shuō)，水資源短缺是世界性難題，同時(shí)還和能源、環(huán)境問(wèn)題緊密相連。水資源短缺的地方，往往又是很多特殊地點(diǎn)(沙漠、海島)、貧困欠發(fā)達(dá)地區(qū)或遭受自然災(zāi)害的地方，綠色、便攜、高效的水處理技術(shù)往往是這類地區(qū)所急需的，“讓太陽(yáng)能海水淡化的效率更高，同時(shí)降低成本，提高它的適用范圍，或許可以為解決這一難題補(bǔ)充一個(gè)不同的方法和思路”。