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  獲得清潔水源是世界上最緊迫的問(wèn)題之一。近日紐約州立大學(xué)布法羅分校甘巧強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)提出了一種利用陽(yáng)光凈化水質(zhì)的技術(shù)。該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一種使用黑色碳紙生產(chǎn)以近乎完美的效率凈化水質(zhì)的裝置。

  太陽(yáng)能蒸餾器已經(jīng)存在數(shù)千年了，可以追溯到亞里士多德。這種蒸餾器依據(jù)蒸發(fā)原理工作：在一個(gè)太陽(yáng)能蒸餾器中，海水、臟水等被放置在一個(gè)透明的塑料容器內(nèi)，它可以像聚乙烯袋一樣簡(jiǎn)單，并且放置在陽(yáng)光下。陽(yáng)光促進(jìn)蒸發(fā)。隨后水蒸氣上升，與較薄的塑料接觸，并冷凝成液體。然后水滴被收集到儲(chǔ)水器中。問(wèn)題是，這個(gè)過(guò)程效率并不高。

  甘教授表示：“通常，當(dāng)太陽(yáng)能被用來(lái)蒸發(fā)水分時(shí)，由于熱量流失到周圍環(huán)境中，一些能量被浪費(fèi)掉了。這使得這個(gè)過(guò)程的效率低于100％。我們的系統(tǒng)有一種從周圍環(huán)境吸取熱量的方式，使我們能夠?qū)崿F(xiàn)近乎完美的效率。”

  紐約州立大學(xué)布法羅分校的這項(xiàng)研究獲得了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）的資助。“當(dāng)你與在災(zāi)區(qū)工作的政府官員或非營(yíng)利組織談話時(shí)，他們想知道：‘你每天能產(chǎn)生多少水？'' 我們有一個(gè)提升日常表現(xiàn)的戰(zhàn)略，”研究人員表示。“由于太陽(yáng)能蒸餾器仍然是迷你冰箱的大小，我們估計(jì)我們每天可以產(chǎn)生10到20升的清潔水。”

  研究人員通過(guò)使用一張呈倒V字形的黑色碳紙工作。黑色碳紙的底邊放置在水中，像餐巾紙一樣吸收液體。當(dāng)陽(yáng)光照射到黑色碳紙時(shí)，它會(huì)升溫，促進(jìn)蒸發(fā)。同時(shí)，黑色碳紙的角度可以防止光線直接照射，因此不會(huì)過(guò)熱。其結(jié)果是水快速蒸發(fā)，導(dǎo)致其冷卻到其周圍空氣的溫度以下，從而向系統(tǒng)吸收更多能量。這增加了蒸發(fā)循環(huán)的效率并產(chǎn)生更多的水蒸氣用于收集。

  這個(gè)概念并不新鮮，但布法羅團(tuán)隊(duì)領(lǐng)先的地方是避免使用其他版本中使用的昂貴材料。甘教授表示：“大多數(shù)從事太陽(yáng)能蒸餾技術(shù)的團(tuán)隊(duì)正在努力開(kāi)發(fā)先進(jìn)的材料，如金屬等離子體和碳基納米材料。我們專注于使用極低成本的材料，并且仍然能夠?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的性能。”

  該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)創(chuàng)立了一家名為Sunny Clean Water的初創(chuàng)公司，計(jì)劃將該技術(shù)商業(yè)化，并利用來(lái)自NSF小企業(yè)創(chuàng)新研究計(jì)劃的支持創(chuàng)建了一個(gè)太陽(yáng)能凈水器原型。

  該研究發(fā)表在《Advanced Science》雜志上 。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201800222