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熱點效應可增加太陽能海水淡化效率

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科技產業資訊室 - 王宣智 發表於 2019年7月19日

圖、熱點效應可增加太陽能海水淡化效率

美國萊斯大學在 PNAS 期刊上運用了非線性光學技術,提升了 50 % 集熱式太陽能海水淡化的效率,解決膜蒸餾技術難以透過因規模來強化淡水生產的困難點。
 
傳統的膜蒸餾(membrane distillation)技術,讓具有溫差的水分別經過蒸餾膜的兩側。溫度的差異造成水氣壓的差異,因此,高壓的水蒸氣(即熱水區)會穿過薄膜到低壓水蒸氣區(即冷水區)。當蒸餾膜尺寸愈大,兩邊的相對水溫差就會愈小,因此,此技術難以透過放大規模而增加產量。
 
萊斯大學的研究人員則是透過增加溫差的方法,增加海水淡化的產能。但是,在受光面積不變的情況下如何增加太陽能膜蒸餾雙邊水溫的梯度呢?研究人員透過增加太陽能轉換為熱能的效率,形成更好的加熱效率來實現。在實作的過程發現,當受光面積相同時,在更小的區聚集更多的光子產生的蒸氣壓會比光子平均分布更好。光線聚集一個小點上會造成熱量的線性增加,但因熱產生的蒸氣壓則呈現非線性增加,快速增加的蒸氣壓迫使更多的純化蒸氣在更短的時間內通過薄膜。因此,研究人員採用價格低廉的塑膠鏡片,低成本的重新分配太陽光能,最終實現了在受光面積相同的情況上,提升了50% 太陽能海水淡化系統的效率。
 
高效率的太陽能蒸餾法能夠提供水資源不足區域的人類,低廉獲取乾淨飲用水。此技術除了海水淡化外,也能改善透過太陽能加熱方式驅動的化學製程、食品加工等相關應用。
 (540字)
 

參考資料:
 Nonlinear Optical Process Could Improve Solar-Powered Desalination. Photonics Media,2019/6/20
‘Hot spots’ increase efficiency of solar desalination. Rice University,2019/6/17
 Solar thermal desalination as a nonlinear optical process. PNAS,2019/6/17 
 

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