توسط دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله -یک روش ساده با انرژی خورشیدی برای نمک زدایی آب دریا و قابل شرب کردن آن می تواند در شرایط اضطراری یا روی قایق های نجات استفاده شود. اعتبار: 2023 KAUST; آناستازیا سرین.
یک دستگاه تقطیر خورشیدی می تواند آب نمک را از گیاهان اسمز معکوس با شوری بیش از 10 درصد و همچنین آبی که مستقیماً از دریای سرخ گرفته می شود، تصفیه کند. این فناوری دوبرابر میزان تولید آب شیرین دستگاه های خورشیدی رد نمک موجود را ارائه می دهد.
با الهام از خورشید شناور در فیلم «زندگی پی»، پروفسور ، Qiaoqiang Gan، چندین نانومواد و فرآیندهای جداسازی حرارتی را برای افزایش تبخیر آب شور به بخار خالص توسعه داده است. در سال 2016 او استارت آپی به نام Sunny Clean Water راه اندازی کرد که دستگاه های ثابت بادی ارزان قیمتی را تولید می کند که قادر به تولید 10 تا 20 لیتر آب شیرین در روز است.
در سال 2021، گان به KAUST ملحق شد و با پروفسور KAUST، یو هان و محقق Kaijie Yang، برای بهبود کارایی دفع نمک، یک استراتژی که از تکنیک‌هایی مانند سطوح آبگریز یا همرفت سیال برای محدود کردن تجمع مواد معدنی استفاده می‌کند، همکاری کرد.
اواپراتور جدید این تیم یک مکعب پلاستیکی در مقیاس سانتی‌متری است که حاوی چندین غشای فیبر شیشه‌ای است – مواد نازکی که معمولاً برای فیلتر کردن استفاده می‌شوند. یک غشای تراز افقی که با نانولوله های کربنی پوشانده شده است به عنوان یک لایه جذب کننده نور در سطح بالایی مکعب عمل می کند. در زیر آن، یک سری غشاء عمودی یا «پل های انتقال جرم»، جاذب خورشیدی را از آب نمک فله جدا می کند.
با این حال، وقتی صحبت از تصفیه آب دریا می شود، گان اعتراف می کند که حتی دستگاه های او نیز محدودیت هایی دارند. او می‌گوید: «با گذشت زمان، همیشه شاهد تجمع نمک روی مواد جذب‌کننده خورشید خواهید بود – نمک انباشته شده نور خورشید را منعکس می‌کند و عملکرد دستگاه را کاهش می‌دهد.
یانگ، که طرح را طراحی کرده است، توضیح می دهد که پل ها حاوی ریز کانال های آبدوست هستند که آب دریا را به لایه خورشیدی بالایی جذب می کند تا به بخار تقطیر شود. و هنگامی که تجمع نمک به آستانه می رسد، همان ریزکانال ها به دلیل عملکرد مویرگی گرادیان غلظت، آب نمک را به آب دریا برمی گرداند.
پل‌های مرتفع به گرمای رسانایی که در جریان برگشت نمک اتفاق می‌افتد اجازه می‌دهند به درون خورشیدی جریان یابد و راندمان تبخیر را بهبود بخشد. یانگ می‌گوید: «سایر تبخیرکننده‌ها می‌توانند به دفع نمک خوب پی ببرند، اما با یک فرآیند جریان برگشتی کوتاه، انرژی گرمایی زیادی از دست می‌رود و بر نرخ تولید آب تأثیر می‌گذارد.سیستم ما این مزیت را دارد که می‌تواند تعادل بین دفع نمک و تولید آب را تنظیم کند.
آزمایش در آزمایشگاه‌های سرپوشیده و ایستگاه‌های میدانی در فضای باز نشان داد که خورشیدی هنوز هم می‌تواند نیازهای نوشیدنی روزانه دو نفر را با هزینه‌های تخمینی مواد خام 50 دلار آمریکا برای هر متر مربع برآورده کند.
هان می‌گوید: «ما می‌توانیم با مونتاژ کردن مکعب‌ها به یک معماری بزرگ‌تر برسیم. از آنجایی که این دستگاه عملکرد طولانی مدت بدون هیچ گونه تعمیر و نگهداری را ارائه می دهد، ما برای تجاری سازی آماده می شویم.
این مقاله در مجله Nature Communications منتشر شده است.
