«Горячие точки» повысят эффективность солнечных опреснителей
Ученые из Райсовского университета нашли способ повысить эффективность собственной солнечной опреснительной установки.
Команда обнаружила, что КПД системы возрастает более чем на 50% при добавлении недорогих пластиковых линз, концентрирующих солнечный свет на «горячих точках», сообщает sciencedaily.com. Выводы исследования опубликованы в журнале PNAS.
«Стандартный способ повышения эффективности таких систем – введение солнечных концентраторов, увеличивающих количество света, — сказала Пратикша Донгаре, соведущий автор работы. – Здесь излучение не меняется. Мы показали, что можно недорого перераспределить свет, значительно увеличивая эффективность опреснения».
В обычных мембранных установках горячая, соленая вода проходит с одной стороны барьера, а отфильтрованная, охлажденная – с другой. Разница температур заставляет пар проходить через мембрану в прохладную зону с меньшим давлением. Метод сложно масштабировать. Эффективность резко падает с увеличением площади поверхности. Райсовская технология нанофотонной солнечной мембранной дистилляции (НСМД) решает проблему за счет светопоглощающих наночастиц. Они превращают мембрану в нагреватель.
Команда покрыла верхний слой материала недорогими, доступными в продаже наночастицами, превращающими в тепло более 80% солнечной энергии. Впервые концепция была продемонстрирована в 2012-м. В новом исследовании авторы рассмотрели ранее неизученное нелинейное отношение интенсивности падающего света и давления пара.
Исследователи обнаружили, что концентрация лучей на маленьких участках работы улучшает параметры установки. Процесс ведет к линейному увеличению тепла и нелинейному росту давления пара. Последнее ускоряет прохождение очищенного потока сквозь мембрану.
«Мы показали, что лучше увеличить число фотонов на небольшой территории, чем равномерно распределять их по всей поверхности», — сказал соведущий автор, Алессандро Алабастри.
Помимо опреснения, нелинейный оптический эффект может модифицировать технологии, использующие солнечный свет для запуска химических процессов, вроде фотокатализа. Сейчас ученые разрабатывают медные наночастицы для превращения аммиака в биотопливо при атмосферном давлении.
