來(lái)自中國(guó)和新加坡的研究人員組成的團(tuán)隊(duì)已 3D 打印了一種設(shè)備，該設(shè)備能夠利用太陽(yáng)太陽(yáng)光線產(chǎn)生的熱量使海水安全飲用。

科學(xué)家的新型凈化器以全印圖陶瓷芯為基礎(chǔ)，具有集成的太陽(yáng)能吸收器，絕熱體和輸水器，無(wú)需任何設(shè)置即可收集和脫鹽。該設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率為 98％，還符合世衛(wèi)組織（WHO）的標(biāo)準(zhǔn)，可能使其成為以可持續(xù)且節(jié)能的方式解決全球水資源短缺的理想之選。

通過(guò)淡化處理干旱

隨著全球人口的持續(xù)增長(zhǎng)，以及氣候變化開始帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，世界上較貧窮的地區(qū)越來(lái)越難以獲得安全的飲用水。同時(shí)，地球海洋占地球表面的 70％以上，但只有 2.5％的飲用淡水，這使海水凈化技術(shù)成為解決全球水資源短缺的最佳解決方案。

盡管目前可以使用多種反滲透，基于蒸餾和離子交換的脫鹽設(shè)備，但其高昂的成本和能耗往往使發(fā)展中國(guó)家無(wú)法使用它們。為了給人們帶來(lái)凈水，因此，更小巧的，分布式的和節(jié)能技術(shù)至關(guān)重要。因此，科學(xué)家越來(lái)越多地采用太陽(yáng)能設(shè)備作為可持續(xù)發(fā)展的替代品的原型。

但是，盡管許多最初的設(shè)計(jì)已經(jīng)證明了使用陽(yáng)光來(lái)凈化海水的可行性，但它們通常是在對(duì)其結(jié)構(gòu)的控制有限的情況下進(jìn)行批量生產(chǎn)的，因此它們的熱效率不高。為了提高太陽(yáng)能到蒸汽的能量轉(zhuǎn)化率，研究人員現(xiàn)在已采用 3D 打印作為生產(chǎn)更節(jié)能的設(shè)備的方法，該設(shè)備能夠以更快的速度蒸發(fā)化學(xué)物質(zhì)。

陶瓷基太陽(yáng)能吸收

利用 3D 打印技術(shù)，科學(xué)家們能夠生產(chǎn)出一種基于多孔陶瓷網(wǎng)的多功能太陽(yáng)能吸收器。得益于該材料固有的絕緣性能，最終部件被證明能夠用作設(shè)備的水傳輸器，絕緣體和整體基座，可以在其上安裝石墨烯吸收器以收集太陽(yáng)能。

通過(guò)精確地調(diào)整其復(fù)雜的陶瓷元素，研究人員還能夠?yàn)槠涮峁┘傻奈⑼ǖ?，從而使其能夠?qū)⑺龑?dǎo)至設(shè)備周圍并維持其整體蒸汽產(chǎn)生速率。結(jié)果，該團(tuán)隊(duì)的全封閉設(shè)備最終展示了將太陽(yáng)能集中在其吸收器上而沒有散熱的能力，并實(shí)現(xiàn)了自持式太陽(yáng)能蒸發(fā)的快速循環(huán)。

有趣的是，在初始測(cè)試期間，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)增加吸收器的網(wǎng)眼間隔以提高輸水速度，他們可以進(jìn)一步優(yōu)化其設(shè)備的性能。此外，通過(guò)將脫鹽器的吸收器直接放置在多孔基體的頂部而不使其與水庫(kù)接觸，該團(tuán)隊(duì)能夠減少任何熱量損失并保持較高的蒸汽產(chǎn)生率。

在后來(lái)的戶外實(shí)驗(yàn)中，研究人員的設(shè)備以每小時(shí) 0.5 升的速度產(chǎn)生淡水，同時(shí)去除了足以滿足 WHO 標(biāo)準(zhǔn)的鈉，鎂和鉀。與基于棉花的吸水劑相比，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，他們的陶瓷 - 石墨烯溶液蒸發(fā)礦物質(zhì)的速度快兩倍以上，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化效率高達(dá) 98％。

最終，鑒于其設(shè)備的速度和離子排斥功效，該團(tuán)隊(duì)得出結(jié)論認(rèn)為，他們的整體方法是成功的，并且隨著蒸發(fā)器設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，他們認(rèn)為該技術(shù)可以 " 證明是有用的 "，以增強(qiáng)商用設(shè)備的性能。未來(lái)的太陽(yáng)能蒸汽發(fā)生器。

科學(xué)家在論文中總結(jié)道："（在測(cè)試過(guò)程中）收集的水在化學(xué)雜質(zhì)方面達(dá)到了飲用水標(biāo)準(zhǔn)。" " 具有堅(jiān)固，耐用，無(wú)毒和防污等特性，高效的 3D 打印陶瓷太陽(yáng)能脫鹽設(shè)備的概念可以為更可持續(xù)和更綠色的清潔水生產(chǎn)打開大門。"