熱點效應可增加太陽能海水淡化效率
科技產業資訊室 (iKnow) - 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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