新技术使用纳米粒子将太阳能转化为蒸汽

赖斯大学的科学家们推出了一项革命性的新技术，该技术利用纳米颗粒将太阳能直接转化为蒸汽。这些技术发明者说，他们希望它将首先在发展中国家的卫生和水净化应用中使用。

赖斯大学的太阳能蒸汽设备使用纳米颗粒利用太阳能制造蒸汽。

也许-团队已经通过蒸馏实验测试了该技术，发现太阳能蒸汽的效率比现有的蒸馏塔高出大约两倍半-这对酒精生产人群来说确实是音乐。

也可以使用蒸汽对医疗废物和手术器械进行消毒，准备食物和净化水。如果设计得当，太阳能蒸汽的效率可以使蒸汽在小得多的规模上变得更经济，用于工业热和发电。

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研究的关键是该技术的整体能源效率为24％。相比之下，光伏太阳能电池板的整体能源效率通常约为15％。请记住，到达地球表面的太阳能约有一半在红外范围内。Halas团队着手设计一种与尽可能广泛的阳光能量相互作用的粒子。他们的新纳米粒子被可见光和人类看不见的较短波长激活。

赖斯纳米光子学实验室（LANP）的负责人，该项目的首席科学家Naomi Halas说：“这不仅仅是电力。借助这项技术，我们开始以完全不同的方式考虑太阳能热发电。”

太阳能蒸汽技术的效率归因于将纳米粒转化为热的光捕获纳米颗粒。当浸入水中并暴露在阳光下时，颗粒加热得如此之快，以至于它们立即蒸发水并产生蒸汽。纳米粒子是如此有效，它们甚至可以从冰冷的水中产生蒸汽。哈拉斯说，随着技术的改进，太阳能蒸汽的整体能源效率可能会提高。

这项技术的规模将完全不同。Halas解释说：“从宏观加热水到纳米加热。我们的粒子非常小-甚至小于光的波长-这意味着它们的散热表面积非常小。这种强烈的加热使我们可以在粒子表面就地产生蒸汽，而在本地产生蒸汽的想法确实与直觉相反。”

莱斯大学的Oara Neumann和Naomi Halas。

为了显示反直觉性，莱斯大学的研究生奥拉·诺伊曼（Oara Neumann）录制了一个太阳能蒸汽演示，其中将装有光活化纳米粒子的水试管浸入冰水浴中。诺伊曼（Neumann）使用透镜将日光集中到管中接近冷冻的混合物上，证明她可以从几乎冷冻的水中产生蒸汽。

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蒸汽是世界上使用最广泛的工业流体之一。大约90％的电力来自蒸汽，蒸汽也用于对医疗废物和手术器械进行消毒，准备食物和净化水。大多数工业蒸汽都是使用大型锅炉大批量出售的，但是太阳能蒸汽的效率可以使蒸汽在小得多的规模上变得经济。

赖斯团队认为，发展中国家的人们将是最早看到太阳蒸汽带来好处的人。工科大学生已经创建了太阳能蒸汽动力高压灭菌器，该高压灭菌器能够在缺电的诊所为医疗和牙科器械消毒。

太阳能蒸汽法的详细信息已于昨天在ACS Nano上在线发布。研究影响的私人发行已经在进行中-哈拉斯（Halas）已获得比尔和梅琳达·盖茨基金会（Bill and Melinda Gates Foundation）的“挑战大奖”，以创建一个超小型系统，用于在没有下水道系统或电力的地区处理人类废物。

该论文的主要合著者诺伊曼（Neumann）用类比作了概述：“太阳能蒸汽因效率高而引人注目。它不需要英亩的镜子或太阳能电池板。实际上，占用空间可能很小。例如，我们的示范高压灭菌器的光窗只有几平方厘米。”

经济小规模的蒸汽照亮了人们的想象力。另一个潜在的用途可能是为混合空调和供暖系统提供动力，这些系统在白天没有日光，晚上没有电。Halas，Neumann及其同事还进行了蒸馏实验，发现太阳能蒸汽的效率是现有蒸馏塔的两倍半。

这一突破值得密切关注。Halas是Stanley C. Moore的电气和计算机工程教授，物理学教授，化学教授和生物医学工程教授，并且是世界上被引用最多的化学家之一。她的实验室专门从事创建和研究光激活粒子。

金纳米壳是最近的一项发明，是癌症治疗的多项临床试验的主题。

团队成员和论文合著者包括研究生Jared Day；亚历山大·厄本（Alexander Urban），博士后研究员； Surbhi Lal，研究科学家兼LANP执行董事；彼得·诺兰德（Peter Nordlander），物理学和天文学以及电气和计算机工程教授。

相当一组的结果！

通过。布莱恩·韦斯滕豪斯

资源：纳米粒子将水带入太阳能蒸汽