解决世界清洁水危机的阳光
UniSA 的研究人员开发了一种具有成本效益的技术，可以使用廉价、可持续的材料和阳光为数百万弱势人群提供安全的饮用水。
世界上不到 3% 的水是淡水，而且由于气候变化、污染和人口结构变化的压力，在许多地区，这种本已稀缺的资源变得更加稀缺。
目前，有 14.2 亿人——包括 4.5 亿儿童——生活在高度或极高的水资源脆弱性地区，预计这一数字在未来几十年还会增长。
南澳大学未来工业研究所的研究人员开发了一种很有前途的新工艺，可以消除数百万人的用水压力，包括生活在地球上许多最脆弱和最弱势社区的人。
徐浩兰副教授领导的团队改进了一种技术，可以通过高效的太阳能蒸发从海水、微咸水或受污染的水中提取淡水，仅用一平方米的源水就可以为四口之家提供足够的日常饮用水.
徐副教授说：“近年来，利用太阳能蒸发来制造新鲜饮用水受到了很多关注，但以前的技术效率太低而无法实际使用。”
“我们已经克服了这些低效问题，我们的技术现在可以提供足够的淡水来满足许多实际需求，而成本只是反渗透等现有技术的一小部分。”
该系统的核心是一个高效的光热结构，它位于水源的表面，将阳光转化为热量，将能量精确地集中在表面上，以快速蒸发液体的最上部。
虽然其他研究人员已经探索了类似的技术，但之前的努力受到了能量损失的阻碍，热量会进入源水中并消散到上方的空气中。
“以前，许多实验性光热蒸发器基本上是二维的;它们只是一个平面，它们可能会损失 10% 到 20% 的太阳能到大量水和周围环境中，”徐博士说。
“我们开发了一种技术，不仅可以防止太阳能的任何损失，而且实际上还可以从大量水和周围环境中吸收额外的能量，这意味着该系统以 100% 的太阳能输入效率运行，并且可以再吸收 170%来自水和环境的能源。”
与其他研究人员使用的二维结构不同，徐副教授和他的团队开发了一种三维、鳍状、类似散热器的蒸发器。
他们的设计将多余的热量从蒸发器的顶部表面(即太阳能蒸发表面)转移，将热量分配到翅片表面进行水蒸发，从而冷却顶部蒸发表面，实现太阳能蒸发过程中的零能量损失。
这种散热器技术意味着蒸发器的所有表面都保持在低于周围水和空气的温度，因此额外的能量从高能量的外部环境流入低能量的蒸发器。
“我们是世界上第一批在太阳能蒸发过程中从大量水中提取能量并将其用于蒸发的研究人员，这有助于我们的过程变得足够高效，每天每平方米可输送 10 至 20 升淡水。 ”
除了效率之外，该系统的实用性也因它完全由低成本、可持续且易于获得的简单日常材料建造而成。
“我们研究的主要目标之一是为实际应用提供服务，所以我们使用的材料只是从五金店或超市采购，”徐副教授说。
“唯一的例外是光热材料，但即便如此，我们也使用了非常简单且具有成本效益的工艺，我们取得的真正进步是系统设计和能源关系优化，而不是材料。”
除了易于构建和部署之外，该系统还非常易于维护，因为光热结构的设计可防止盐分和其他污染物积聚在蒸发器表面。
总之，低成本和易于维护意味着徐副教授和他的团队开发的系统可以部署在其他海水淡化和净化系统在财务和运营上都不可行的情况下。
“例如，在人口稀少的偏远社区，反渗透等系统的基础设施成本实在是太高了，无法证明是合理的，但我们的技术可以提供一种成本非常低的替代方案，该方案易于设置且基本上可以免费运行， ”徐副教授说。
“此外，由于它非常简单，几乎不需要维护，因此无需专业技术知识即可使其运行，并且维护成本极低。
“这项技术确实有潜力为无法负担其他选择的人和社区提供长期的清洁水解决方案，而这些地方正是最需要此类解决方案的地方。”
除了饮用水应用，徐副教授表示，他的团队目前正在探索该技术的一系列其他用途，包括处理工业运营中的废水。
“有很多潜在的方法可以适应相同的技术，所以我们真的处于一个非常激动人心的旅程的开始，”他说。
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新能源
2021-06-04
