تصفیه آب کم هزینه خورشیدی

تکنولوژی کم هزینه می تواند به سیستم های بزرگ و گسترده ای که در آب های دریایی شناور و تولید آب شیرین و یا مردم در کشورهای در حال توسعه برای تصفیه چند لیتر آب کثیف در روز منجر شود.

فقدان آب آشامیدنی یکی از بزرگترین چالش های بهداشتی در سراسر جهان است. فن آوری های غشایی موجود که آب خالص سازی یا دفع زباله را به خوبی کار می کنند، اما گران و انرژی گرسنه هستند. تقطیر خورشید چندین ساله برای تصفیه آب در مناطق دور افتاده، فقیرنشین و یا در حین بلایای طبیعی مناسب است زیرا از برق کمتری برخوردار نیست و کم هزینه است.

یک نمونه از انرژی خورشیدی که از مواد کم هزینه مانند سیاه و کربن، کاغذ و فوم پلی استایرن شناور است بر روی سطح دریاچه LaSalle در نزدیکی دانشگاه بوفالو. این می تواند آب را 2.5 برابر سریعتر از دیواره های معمولی تصفیه کند. اعتبار: چالش های جهانی .

ایده تقطیر خورشیدی، تبخیر آب از آلودگی های آفتابگردان است و میکروارگانیسم ها پشت سر گذاشته می شوند و سپس بخارات را برای جمع آوری آب خالص خنک می کنند. عینک های معمولی خورشیدی عینک هایی هستند که با مواد سیاه سیاه جذب می شوند و پوشش شیشه ای یا پلاستیکی را پوشش می دهد که نور را متمرکز می کند. اما بیش از 60 درصد انرژي خورشيد در گرم شدن حجم مايع بزرگ از دست رفته است، و اين فرآيند را کند مي کند.

برای افزایش بهره وری، محققان طلا یا نانوذرات کربن پیشرفته را به آب اضافه کردند تا جذب نور را افزایش دهند. دیگران این مرحله را با تزریق این نانو ذرات بر روی زمینه های شناور ساخته شده از فوم کربن یا آلومینای نانوذرات انجام دادند، به طوری که نور خورشید تنها سطح آب را تبخیر می کرد و این روند را کارآمد تر می کرد. Qiaoqiang Gan، استاد مهندسی برق دانشگاه بوفالو، دانشگاه ایالتی نیویورک می گوید، نانوذرات و زیربناهای آلومینا برای ساخت سیستم های عملی در مقیاس بزرگ بسیار پرهزینه هستند.

بنابراین، گان و همکارانش با کاغذ متخلخل متقاطع شروع کردند که با سیلیکون ارزان قیمت پوشیده بودند. سپس بلوک 10 سانتی متر × 10 سانتیمتر فوم پلی استایرن را برداشتند و شکافهای نازک را در آن برش دادند تا 25 بخش مربع را بسازند. آنها 25 قطعه کاغذ را از طریق شکاف ها وارد کردند به طوری که سطح بالای فوم با یک آرایه 5 × 5 کاغذ سیاه و سفید جعبه پوشیده شده بود و انتهای کاغذ در زیر کف قرار داشت.

در نهایت، آنها فوم را با یک پوشش اکریلیک شفاف، زاویه ای پوشش دادند و انسداد را در آب آلوده قرار دادند. فوم شناور می شود و به عنوان یک مقره عمل می کند و مانع از نور خورشید از گرم شدن بیش از حد آب زیر سطح می شود. تمام قطعات کاغذی آب را به سطح کف، جایی که آن را تبخیر و انباشته شده در پوشش پلاستیکی زاویه ای و جریان به جمع.

گان می گوید: "از آنجایی که ما یک فیلم بسیار نازک از آب را به جای کل حجم آب گرم می کنیم، بهره وری انرژی به طور قابل توجهی بهبود می یابد."

محققان در مجله Global Challenges (doi: 10.1002 / gch2.201600003 ) گزارش دادند که این سیستم از 88 درصد انرژی خورشیدی برای گرم کردن آب استفاده می کند. آنها همچنین سیستم را در دریاچه همراه با 225 دلار خورشیدی تجاری قرار دادند. پس از 10 ساعت در شرایطی کاملا آفتابی، سیستم کربن کاغذ فوم جدید 3.5 فنجان آب پاک را تولید کرد، که 2.4 برابر آن است.

محققان یک شرکت را تاسیس کرده اند و در حال مذاکره با شرکت های آفریقای جنوبی، امارات متحده عربی و برخی کشورهای گرمسیری هستند تا این کار را تجاری کنند.

کمبود آب شیرین یک مشکل فشرده است و "خوشحالم که بسیاری از گروه های تحقیقاتی در سراسر جهان به تولید مستقیم بخار خورشیدی برای حل مشکلات پیچیده و هزینه های انرژی بالا برای تصفیه آب نگاه می کنند." Naomi Halas، استاد برق و مهندسی کامپیوتر در دانشگاه رایس.