Исследование будущего опреснения: комплексный обзор межфазных систем солнечного испарения

Издательство Университета Цинхуа, 26 апреля 2023 г.

Схема трех общих стратегий создания эффективных межфазных систем солнечного испарения для устранения дефицита пресной воды во всем мире. Фото: Nano Research Energy, Издательство Университета Цинхуа.

Технология ISE предлагает устойчивые решения для производства чистой воды, а исследователи предлагают стратегии практического применения.

Межфазное солнечное испарение (ISE) — это многообещающая технология опреснения, которая использует солнечную энергию для очистки воды экологически чистым и устойчивым способом. Исследователи недавно опубликовали обзорное исследование в журнале Nano Research Energy, изучая стратегии построения эффективных систем ISE. Они предлагают пять рекомендаций по продвижению технологии к практическому применению, включая внедрение новых источников энергии, исследование новых фототермических материалов, создание инновационных конструкций фототермических испарителей, улучшение производства воды в ограниченном пространстве и разработку крупномасштабных систем ISE. Команда считает, что ISE обладает потенциалом для решения глобальных проблем нехватки чистой воды, но признает, что необходима дополнительная работа для продвижения реальных приложений.

Пресная вода необходима для жизни человека, и нехватка пресной воды сегодня является критической проблемой в некоторых частях мира. В последние годы ученые приложили большие усилия для разработки технологий опреснения, позволяющих получать чистую воду из морской воды. Межфазное солнечное испарение (ISE) — это технология, которая обещает помочь уменьшить нехватку пресной воды во всем мире. Группа исследователей провела обзорное исследование стратегий, доступных для построения эффективных систем ISE.

Их работа недавно опубликована в журнале Nano Research Energy.

В документе группы рассматривается энергетическая связь в двумерных и трехмерных солнечных испарителях и рассматриваются стратегии проектирования и производства высокоэффективных систем ISE. Их обобщенная работа предлагает перспективы для направления будущего проектирования систем ISE к практическим приложениям.

ISE — это технология опреснения, позволяющая производить пресную воду посредством экологически чистого и устойчивого процесса. Благодаря этой технологии солнечная энергия используется для испарения и очистки воды. В технологии используются фототермические испарители для преобразования тепла солнечного света для локализации на поверхности испарения для эффективного образования пара вместо его рассеивания в объемах воды и окружающей среде.

Традиционные технологии опреснения, такие как мембранная фильтрация и термическая дистилляция, потребляют большое количество электроэнергии, получаемой из ископаемого топлива, поэтому они не считаются экологически чистыми. Ученые продолжают поиск новых технологий опреснения, использующих экологически чистые и устойчивые источники энергии. Недавние работы в области технологий ISE были сосредоточены в первую очередь на оптимизации управления энергопотреблением. Исследователи усовершенствовали фототермический материал и конструкцию испарителя с целью достижения более эффективного использования энергии. Это достигается тремя путями: минимизация потерь энергии из системы испарения в окружающую среду, увеличение поступления энергии из окружающей среды для улучшения процесса испарения и снижение энтальпии испарения, чтобы процесс испарения был более эффективным.

В обзоре группы систематически обобщаются эти пути повышения практических характеристик солнечного испарения. «Мы ясно демонстрируем, что скорость испарения можно значительно повысить либо за счет применения материалов с высокоэффективным преобразованием света в тепло, либо за счет проектирования конструкции современных испарителей с интеллектуальными стратегиями управления энергопотреблением», — сказал Ли Ю, профессор Шэньчжэньский технологический университет.

«Основные принципы достижения высокоэффективного солнечного испарения включают в себя предотвращение потерь энергии из систем испарения в окружающую среду, увеличение поступления энергии из окружающего воздуха и объемной воды, полное использование существующей энергии, уже имеющейся в системах испарения, и снижение испарения. энтальпии», — сказал Хаолан Сюй, профессор Университета Южной Австралии.