07.02.2017
Опытный образец – солнечный генератор пара, его исследователи использовали для экспериментов.
Вы, возможно, знаете о том, что знаменитому путешественнику Беару Гриллсу удалось превратить грязную воду в питьевую с помощью лишь пластика и солнечного света. В наши дни ученые пошли дальше, добавив третий элемент – углерод. Ожидается, что этот ход поможет найти простой и недорогой способ превращения соленой и грязной воды в чистую, питьевую.
Изобретение, которое наверняка станет настоящим спасением для развивающихся стран, с острой нехваткой питьевой воды, детально описано в исследовании, опубликованном в журнале Global Challenges.
Ведущий ученый, кандидат технических наук, доцент кафедры электротехники в университете Буффало Квожианг Ган так прокомментировал это изобретение: "Используя крайне недорогие материалы, мы смогли создать систему, которая максимально использует солнечную энергию. При этом нам удалось минимизировать потери тепла во время этого процесса».
Дополнительно члены исследовательской группы были привлечены из Департамента химии, Университета Фудань в Китае, Университета Висконсин-Мэдисон и лаборатории Ган, которая входит в состав UB центра штата Нью-Йорк. UB центр занимается исследованиями в области новых материалов, а также решением сложных экологических проблем.
Подробнее о солнечном генераторе пара
Для проведения исследования команда ученых создала небольшой солнечный дистиллятор. Устройство, которое они назвали "генератором пара солнечной энергии," эффективно очищает и опресняет воду с помощью тепла, преобразованного из солнечного света.
Генератор обрабатывает воду в три этапа:
1. Солнце испаряет воду, во время этого процесса соли, бактерии и другие нежелательные элементы остаются в фильтре, так как вода приобретает газообразное состояние.
2. Затем водяной пар охлаждается, и возвращается в исходное, жидкое состояние.
3. На последнем этапе вода собирается в отдельном контейнере, и она уже идеально чистая - без соли и загрязнений.
Докторант UB центра и один из ведущих соавторов исследования Хаомин Сонг по этому поводу сказал: «Люди, не имеющие в достаточном объеме питьевую воду, смогут успешно применять солнечные устройства в течение многих лет, однако, эти устройства нельзя назвать высокоэффективными. Например, многие из них теряют ценную тепловую энергию из-за нагрева объема жидкости, и в процессе ее испарения. В то же время эти системы часто нуждаются в достаточно дорогостоящих оптических концентраторах, таких как зеркала и линзы, чтобы сконцентрировать в нужном месте солнечные лучи».
UB-исследовательская группа сейчас работает над решением этого вопроса, пытаясь создать для устройства своеобразный мини-холодильник. Он будет сделан из пенополистирола (это пластик, который работает как теплоизолятор и, при необходимости, как плавсредство) и пористой бумаги с углеродным покрытием. Бумага отлично поглощает воду, в то время как углерод поглощает солнечный свет, и преобразует солнечную энергию в тепло, используемое для испарения воды.
Солнечная энергия, очищающая воду – в целом отличная идея. Лишь 12% энергии теряется в процессе испарения. При этом скорость очищения воды исследовательская группа считает беспрецедентной. Такая эффективность стала возможной еще и потому, что устройство превращает в пар лишь воду с поверхности, ту, которая испаряется при 44 градусах Цельсия.
Основываясь на результатах проведенных испытаний, ученые сделали вывод, что их устройство способно производить от 3 до 10 литров воды в день. Этот результат является улучшенным, по сравнению с результатами предыдущих очищающих устройств похожего типа, которые производили до 5 литров чистой воды в день.
Материалы для производства солнечной энергии по-прежнему стоят примерно $ 1,60 за квадратный метр, в отличие от систем, которые используют оптические концентраторы, там материалы могут стоить более $ 200 за квадратный метр. Новая разработка, даже по ее коммерческой стоимости, способна в конечном итоге уменьшить огромный разрыв между планируемым финансированием в $ 26 трлн., во всем мире, в период с 2010 по 2030 год, и суммой, которая требуется для обновления водной инфраструктуры.
Жеюн Лю, приглашенный исследователь UB центра, докторант в университете Фудань и один из соавторов исследования, говорит: "Солнечная очищающая установка, разработкой которой мы занимаемся, идеально подходит для небольших поселений, и позволяет людям производить собственную питьевую воду столь же просто, как они производят электроэнергию, устанавливая солнечные модули на крышах домов".
Система очистки воды и опреснение воды для дома, набирают популярность и пользуются спросом.