Системы опреснения на солнечной энергии могут снабжать водой зоны бедствия

Москва, 10:33, 11 Фев 2020, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Хотя на поверхности Земли более 70 процентов воды, но большая часть ее не пригодна для питья. Опреснение является важной технологией, которая может помочь получить больше питьевой воды. Две независимые группы инженеров разработали новые типы систем опреснения на солнечной энергии с использованием совершенно разных механизмов.

Система 1

Первая из двух новых разработок принадлежит исследователям из Массачусетского технологического института (MIT) и Шанхайского университета Цзяо Тонг. Команда говорит, что многослойная система имеет впечатляющую общую эффективность 385 процентов, производя до 5,78 л чистой воды на квадратный метр солнечной площади, что более чем в два раза превышает объем, производимое аналогичными системами.

Каждый из слоев, расположенных вертикально, играет важную роль в этом процессе. Во-первых, есть прозрачный изолирующий слой, который пропускает солнечный свет в черный, поглощающий тепло слой. Это, в свою очередь, передает тепло на несколько слоев впитывающего материала, которые всасывают воду снизу. Вода испаряется из этого слоя и попадает на другую поверхность, где она конденсируется и стекает для сбора.

Диаграмма, демонстрирующая работу различных слоев в системе опреснения MIT

Разработчики сообщают, что большая часть эффективности достигается за счет сохранения тепла. Вместо того, чтобы оказаться потерянным в окружающей среде, тепло передается каждому испарительному слою по очереди. Соль остается в исходном слое, и естественным образом удаляется в течение ночи. Когда устройство охлаждается, соль диффундирует обратно в морскую воду.

Система 2

Вторая система, разработанная исследователями из Университета Бата, Йоханнесбургского университета и Богорского сельскохозяйственного университета, использует совершенно другой механизм. Вместо того, чтобы перемещать воду через мембрану, оставляя соль, это устройство делает обратное действие, вытягивая соль из воды.

Это становится возможным при использовании ионной системы. Разделение двух камер представляет собой тонкую синтетическую полупроницаемую мембрану, которая позволяет ионам соли течь только в одном направлении. Так как мембрана заряжена отрицательно, то в сочетании с анионным резистором позволяет пропускать отрицательные ионы соли только при подаче электрического тока. Этот ток не должен быть слишком сильным и может быть получен из солнечной энергии.

Когда опреснитель включен, соль извлекается из воды в одной камере и откладывается во второй камере. В отличие от первой системы, которая возвращает остатки соли в море, создатели системы говорят, что эту соль можно собирать для других целей.

Итоги

Исследователи обоих проектов считают, что эти две конструкции были бы полезны для мелкомасштабного опреснения воды, возможно, в переносных установках. Это означает, что они могут быть применяться в развивающихся странах или в районах, пострадавших от стихийных бедствий для обеспечения питьевой водой, когда обычная инфраструктура разрушена или недоступна.

Дизайн MIT описан в статье, опубликованной в журнале Energy and Environmental Science. Второе исследование появилось в журнале Desalination.