隨著社會的進步，科技的發(fā)展，人們對能源的需求越來越大，而現(xiàn)有的能源有限，需要人們不斷發(fā)展新能源，而太陽能就是一個不錯的選擇，人們開始大力發(fā)展太陽能能發(fā)電。麻省理工學院的研究人員在中國開發(fā)的完全無源的太陽能淡化系統(tǒng)可以為每個平方米的太陽能集熱區(qū)每小時提供1.5加侖以上的新鮮飲用水。這樣的系統(tǒng)有可能服務于離網(wǎng)干旱的沿海地區(qū)，以提供有效，低成本的水源。

該系統(tǒng)使用多層平面太陽能蒸發(fā)器和冷凝器，并以垂直陣列排列，并在頂部放置透明的氣凝膠隔熱層。今天在《能源與環(huán)境科學》雜志上發(fā)表的一篇論文中對此進行了描述，該論文由麻省理工學院的博士生張佳男和趙琳，博士后徐振元，機械工程學教授，系主任Evelyn Wang以及麻省理工學院和上海交通大學的其他八位作者撰寫。中國的通大學。

系統(tǒng)效率的關鍵在于它使用多個階段中的每個階段來淡化水的方式。在每個階段，都利用而不是浪費前階段釋放的熱量。這樣，該團隊的演示設備在將太陽光的能量轉換為水蒸發(fā)的能量時可以達到385%的總體效率。

該設備本質上是多層太陽能蒸餾器，具有一組用于蒸餾液體的蒸發(fā)和冷凝成分。它使用平板吸收熱量，然后將熱量轉移到一層水上，使其開始蒸發(fā)。然后，蒸氣在下一個面板上冷凝。收集了水，而蒸氣冷凝產生的熱量則傳遞到下一層。

每當蒸氣凝結在表面上時，都會釋放出熱量。在典型的冷凝器系統(tǒng)中，熱量僅散失到環(huán)境中。但是在這種多層蒸發(fā)器中，釋放的熱量流向下一個蒸發(fā)層，從而回收了太陽熱并提高了整體效率。

王說：“冷凝水時，會釋放出熱量。” “如果您有多個舞臺，則可以利用這一熱量。”

添加更多的層可提高生產飲用水的轉化效率，但每一層也會增加系統(tǒng)的成本和體積。團隊確定了其概念驗證設備的10階段系統(tǒng)，該系統(tǒng)已在MIT建筑物屋頂上進行了測試。該系統(tǒng)以每平方米5.78升(每11平方英尺約1.52加侖)的速度收集超過城市飲用水標準的純凈水。王說，這是以前任何此類被動式太陽能淡化系統(tǒng)產生的記錄量的兩倍多。

從理論上講，通過更多的脫鹽階段和進一步的優(yōu)化，這樣的系統(tǒng)可以達到高達700%或800%的總體效率水平。

與某些脫鹽系統(tǒng)不同，沒有鹽或濃鹽水的積聚可供處理。根據(jù)研究人員的說法，在自由浮動的配置下，白天累積的任何鹽都將在晚上通過芯吸材料被帶回海水中。

他們的示范裝置主要由廉價，容易獲得的材料建造，例如商用黑色太陽能吸收器和用于吸水的毛細紙巾，以使水與太陽能吸收器接觸。Wang說，在其他大多數(shù)制造被動式太陽能淡化系統(tǒng)的嘗試中，太陽能吸收器材料和芯吸材料都是單一的組件，這需要專門且昂貴的材料。“我們已經(jīng)能夠將兩者分離。”

原型中最昂貴的組件是在堆棧頂部用作絕緣體的透明氣凝膠層，但研究小組建議可以使用其他較便宜的絕緣體作為替代方案。(氣凝膠本身由廉價的二氧化硅制成，但需要專門的干燥設備來制造。)

Wang強調，團隊的主要貢獻是了解如何優(yōu)化此類多級無源系統(tǒng)的框架，他們將其稱為熱局部多級脫鹽。他們開發(fā)的公式很可能適用于各種材料和設備架構，從而可以根據(jù)不同的操作規(guī)?；虍?shù)貤l件和材料進一步優(yōu)化系統(tǒng)。

一種可能的配置是在諸如蓄水池之類的鹽水體上的浮板。只要每天有陽光，它們就可以通過管道不斷地和被動地向岸上輸送淡水?？梢栽O計其他系統(tǒng)來服務于單個家庭，也許可以在抽水或運入的大型淺水海水箱中使用平板顯示器。該團隊估計，一個太陽能收集面積約為1平方米的系統(tǒng)可以滿足要求。一個人的日常飲用水需求。在生產中，他們認為構建用于滿足家庭需求的系統(tǒng)的價格約為100美元。

研究人員計劃進行進一步的實驗，以繼續(xù)優(yōu)化材料和配置的選擇，并在實際條件下測試系統(tǒng)的耐用性。他們還將致力于將實驗室規(guī)模的設備的設計轉換為適合消費者使用的設備。希望它最終可以在減輕發(fā)展中國家部分地區(qū)的缺水中發(fā)揮作用，這些地區(qū)的可靠電力稀缺，但海水和陽光充足。

研究團隊包括上海交通大學的李邦軍，王晨曦和王如竹，以及麻省理工學院的Abdul Latif Jameel水系教授Bikram Bhatia，Kyle Wilke，Youngsup Song，Omar Labban和John Lienhard。該研究得到了中國國家自然科學基金會，新加坡-麻省理工學院研究與技術聯(lián)盟以及麻省理工學院塔塔技術與設計中心的支持。相信再過幾年到幾十年，當人類利用太陽能的技術很成熟的時候，這樣就有了無窮盡的能源供給社會的使用，再當下就需要研究者更加努力研究新技術。