太阳能清洁水

一种利用阳光生产清洁水甚至过热蒸汽的新方法已经被开发出来。

每天，成千上万的人——其中大多数是儿童——死于从脏水中感染的疾病。这是因为清洁和净化水在技术上和能源上都要求很高，这使得它很昂贵。但现在，多亏了约克大学、多伦多和麻省理工学院的科学家们开发的一种系统，未来可能有一种更便宜的方法来做到这一点。

约克大学的研究人员托马斯·库珀说:“当我们审视当前的能源格局时，太阳能是最让我兴奋的，因为它的绝对可用性。”“但挑战在于如何开发技术，以一种有用的方式最好地利用这种能源。”

我们大多数人都熟悉太阳能光伏板，它将阳光转化为电能。但是还有一个完全不同的技术领域可以将太阳能转化为热能。这些被称为太阳能热技术，它们被用于一系列目的，包括海水淡化——从海水中去除盐的过程。

一种方法是烧开水，收集并冷凝产生的蒸汽。由于盐在这个过程中被留下，它可以产生干净的水。但是从太阳能中获取热量可能很棘手，因为水是透明的，不能很好地吸收阳光。

通常情况下，需要一种能够吸收阳光并将其携带的能量转移到水中的材料。实际上，当材料升温时，它会加热周围的咸水以产生蒸汽。

但大多数能做到这一点的设备都必须与水接触，正如库珀解释的那样，“每当你有一种材料或设备与污染或咸水接触时，总是存在这种结构本身会被这些盐或杂质污染的风险。”这种污垢确实限制了这些设备的效率和使用寿命。

为了避免这些问题，库珀和他的同事们开发了一种新的“非接触式”方法。他们在《自然通讯》(Nature Communications)上发表文章称，他们设计了一个类似三明治的系统，顶层由一种深色材料制成，可以有效地吸收阳光并加热。这种“三明治馅”由一种富含碳的海绵材料组成，它可以保留热量并将其传递到底层。底部表面涂有一层专门设计的材料，可以将能量以长波长红外波的形式重新辐射出去，这些能量被下面的水面很好地吸收。

库珀说:“我们正在实现一种能量转移，其本质上是首先吸收阳光，然后将能量以波长更长的热辐射的形式重新发射到水中。”

当水变暖时，它会蒸发，向上上升到设备的底部，在那里它被引导通过海绵状中间层的孔，在它移动的过程中吸收更多的热量。这种变暖效应足以使水蒸气的温度提高到沸点以上，产生所谓的“过热蒸汽”。

它可以用于烹饪、清洁、消毒，甚至在冷凝产生淡水之前干燥其他东西。库珀指出:“你可以想象一下，在偏远地区用这种蒸汽做饭，而不是燃烧化石燃料或煤炭。”“还有许多工业过程，例如干燥不同的材料或生产不同的化学品，都需要在这些高温下加热。”