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產業動態

木材助海水淡化一臂之力,美研發低成本環保太陽能蒸發器

  • 發佈日期:2019/4/24
  • 資料來源:科技新報
  • 點閱次數:1089次

發布日期 2019 年 04 月 19 日 14:45 |作者 Daisy Chuang | 

椴木製的太陽能蒸氣產生裝置

繼先前的椴木熱電設備,這次美國馬里蘭大學學院市分校帶來椴木製的太陽能蒸氣產生裝置,除了具有高達 75% 的蒸氣產生效率跟低維修成本,還可達到環保與經濟效益,方便偏鄉或災區利用太陽能獲得飲用水。

目前海水淡化廠主要集中在中東地區,基本上中東 70% 淡水資源都來自於海水淡化,但普遍來說海水淡化廠的建立成本高、副產品鹵水處理部分也很麻煩,低開發國家與偏鄉地區建設上存有極大挑戰。

有鑒於此不少科學家開始瞄準太陽能蒸餾的潛力,其中太陽能蒸餾有點類似煮海取鹽,透過加熱海水來收集水蒸氣,進而讓水跟鹽分、細菌、污垢分離,只不過馬里蘭大學材料科學科學家 Liangbing Hu 表示,這項設計存有一大缺點,隨著使用時間拉長,設備會逐漸被鹽結晶堵住,轉換效率大幅下滑。

而馬里蘭大學想透過木材的多孔特性跟木質部輸送通道來解決這問題。團隊首先在椴木剖面鑽出兩層幾公分寬的通道,並讓木材表面碳化以吸收更多陽光。當材料接觸到陽光時,木材的水分輸送通道就開始會吸收海水(或污水),之後由於人工通道跟微米寬的自然通道存有不同的導水度(hydraulic conductivities),鹽梯度也有所不同,鹽分會自然地交換到人工通道,最後溶解至下方的水中。

論文第一作者 Yudi Kuang 表示,新型設備在實驗室中表現良好,除污表現在不同鹽分濃度下都不錯,蒸氣產生效率更高達 75%。

該團隊指出,以天然木材來打造太陽能蒸氣產生器將能降低蒸餾設備的成本,且科學家也可以在其他木材運用這項技術,而目前團隊則正努力最佳化設計,希望能進一步提高效率與降低成本,之後也會將設備跟冷凝系統整合,完成海水淡化步驟。

除此之外,該團隊也善加利用這項設計,同時研發太陽能油污收集系統,Hu 指出,木材是種有趣的支架材料,其具有多層次多孔結構,而且可再生、來源也豐富,更深入了解木材將有助於提高生物材料的競爭力。

Solar evaporator offers a fresh route to fresh water
A High‐Performance Self‐Regenerating Solar Evaporator for Continuous Water Desalination
(首圖來源:馬里蘭大學)
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