۱۷ سپتامبر ۲۰۲۵، عکس از نویسنده: پرابات رانجان میشرا-سیستم فناوری نمک‌زدایی خورشیدی.تیفونیماژز
محققان فناوری جدیدی را توسعه داده‌اند که از نور خورشید برای تبخیر آب دریا و تولید آب آشامیدنی تمیز استفاده می‌کند. این رویکرد به جای تکیه بر برق خارجی، از فناوری نمک‌زدایی خورشیدی استفاده می‌کند.
این سیستم که توسط یک تیم تحقیقاتی از موسسه ملی علوم و فناوری اولسان (UNIST) توسعه یافته است، به مسائل رایجی مانند تجمع نمک می‌پردازد.این فناوری یک راه‌حل پایدار برای تولید آب شیرین ارائه می‌دهد.
این فرآیند با استفاده از انرژی خورشیدی، حداقل انتشار کربن را ارائه می‌دهد.این روش از La0.7Sr0.3MnO3، یک اکسید پروسکایت که به عنوان یک ماده فتوترمال بسیار کارآمد عمل می‌کند، استفاده می‌کند.
محققان خاطرنشان کردند که اکسید پروسکایت با تشکیل حالت‌های تله درون باندی، انرژی خورشیدی را به گرما تبدیل می‌کند. این امر نوترکیبی غیرتابشی الکترون‌ها و حفره‌های برانگیخته شده نوری را تسهیل می‌کند و در نتیجه آزادسازی گرما را از طریق حرارتی‌سازی افزایش می‌دهد.
این تیم دستگاهی را برای غلبه بر چالش تجمع نمک توسعه داده است. طراحی دستگاه به گونه‌ای توسعه یافته است که جریان سیال یک جهته را امکان‌پذیر می‌کند و یک گرادیان نمک ایجاد می‌کند که نمک را به لبه‌های ماده فتوترمال هل می‌دهد و به طور قابل توجهی رسوب و محافظت از نور را کاهش می‌دهد.
محققان در مطالعه‌ای که در مجله Advanced Energy Materials منتشر شده است، گفتند: “با ترکیب La0.7Sr0.3MnO3 با این طراحی نوآورانه، نرخ تبخیر خورشیدی چشمگیر 3.40 کیلوگرم بر متر مربع ساعت در زیر یک خورشید حاصل می‌شود، در حالی که قابلیت‌های ضد رسوب قوی را در محیط‌های پیچیده تضمین می‌کند .این کار، رویکردی نوآورانه برای افزایش بهره‌وری و دوام نمک‌زدایی خورشیدی از طریق مهندسی مواد پیشرفته و طراحی هوشمند را نشان می‌دهد.»
این سیستم به نرخ تبخیر چشمگیر ۳.۴۰ کیلوگرم بر متر مربع در ساعت (تقریباً ۳.۴ لیتر) دست می‌یابد که بسیار فراتر از نرخ تبخیر معمول ۰.۳ تا ۰.۴ کیلوگرم بر متر مربع در ساعت مشاهده شده در زیر نور خورشید طبیعی است. به گزارش Techxplore، آزمایش‌های دوام، عملکرد پایدار را بیش از دو هفته در محلول‌های نمکی بسیار غلیظ با ۲۰٪ نمک، که از شوری آب دریای معمولی بیشتر است، نشان داد.
دکتر ساوراو چاول، نویسنده اصلی این مطالعه، تأکید کرده است که تبخیرکننده L شکل معکوس، رویکردی پایدار برای تولید آب شیرین ارائه می‌دهد و کاربردهای بالقوه‌ای در بازیابی منابع سازگار با محیط زیست، مانند برداشت نمک، دارد.
در این مطالعه، محققان پتانسیل La0.7Sr0.3MnO3 را به عنوان یک ماده فوتوترمال کارآمد برای نمک‌زدایی خورشیدی نشان دادند. آنها نشان دادند که تشکیل حالت‌های تله درون باندی، انرژی خورشیدی را از طریق بازترکیب غیرتابشی حفره‌ها و الکترون‌های برانگیخته شده نوری، به طور مؤثر به گرما تبدیل می‌کند.
این دستاورد، یک راه‌حل عملی و مقیاس‌پذیر ارائه می‌دهد.این طراحی نوآورانه با هدایت تجمع نمک به لبه ماده فتوترمال (PTM) از طریق جریان سیال یک طرفه، به چالش ضد رسوب می‌پردازد.
محققان این مطالعه گفتند: “با نرخ تبخیر 3.40 کیلوگرم بر متر مربع ساعت در زیر یک خورشید و عدم تجمع نمک روی سطح، این مطالعه نوید پروسکایت‌های اکسیدی را برای فناوری‌های نمک‌زدایی خورشیدی نسل بعدی برجسته می‌کند و راه‌حل‌های پایداری را برای تولید آب شیرین ارائه می‌دهد.”
پروفسور جی-هیون جانگ گفت: “با ادغام طراحی ساختاری نوآورانه با یک ماده فتوترمال مبتنی بر پروسکایت، ما یک دستگاه مقرون به صرفه و بدون برق توسعه داده‌ایم که قادر به تولید 3.4 کیلوگرم آب شیرین در ساعت است. این پیشرفت، یک راه‌حل عملی و مقیاس‌پذیر برای بحران کمبود آب جهانی ارائه می‌دهد.”
محققان همچنین پیشنهاد کردند که در آینده می‌توان یک سیستم تبخیرکننده قوی طراحی کرد که در آن تعداد زیادی تبخیرکننده خورشیدی به شکل L معکوس احتمالاً در یک ماژول واحد با مساحت بزرگ گنجانده شوند.
