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海水淡化与盐的污水零排放设备


海洋蕴含的资源种类丰盛、总量巨大,污水零排放设备依据海洋的蓝色动力运用将可能缓解人类生计所需的淡水和动力需求。归纳运用太阳能一同完结海水淡化及电能获取是一项具有重要前景的技术,但也极具挑战性。


作用简介 


近来,华中科技大学周军教授等人提出一种多效运用太阳能一同进行海水淡化和盐差发电的新思路:依据太阳能光热效应加热表面海水,使得海水快速蒸发完结海水淡化;一同因为水分的快速蒸发导致表面海水盐浓度升高,与深层海水之间发作较高的局域浓度差,由此可进一步完结盐差发电。他们证明,在一个标准太阳光照射下,这部分盐差能理论可达 12.5 W m-2。在此基础上,他们设计了依据碳纳米管(CNT)改性滤纸和商用Nafion膜的海水淡化和盐差发电复合系统,在一个标准太阳光下获得了高达75%的海水淡化光热改换功率,一同实时输出~1Wm-2的电能。该研讨还展示了该系统在天然光照射下一同进行太阳能海水淡化和盐差发电的潜力,为蓝色动力的有用运用供应了新的战略。


图文导读 

图1:太阳能海水淡化和盐差发电系统示意图


(a)系统的结构

(b)盐差发电原理

(c)系统实物图



图2:系统光热改换特性


(a)器件表面CNT滤纸在不同光照强度下的红外辐射(IR)热像图

(b)在不同光强照射下水蒸发速率

(c)不同光照强度下的水蒸发速率和太阳能光热改换功率



图3:污水零排放设备系统盐差发电功用


(a)太阳照射3小时后CNT滤纸中的NaCl浓度

(b)不同光照强度下器件的开路电压

(c)不同光照强度下器件的电流-电压曲线

(d)一个标准太阳光照射下的耐久性实验



图4:系统的能量流和功率分析


(a)系统的能量流向图

(b)太阳能能到盐差能的改换功率(E盐度/E太阳能)和盐差能到电能的改换功率(E电/E盐度)



图5:大器件系统的实验成果


(a)器件的照片

(b)天然太阳光照下器件的红外辐射热像图

(c)器件在天然太阳光照下水蒸汽发作速率和电能输出特性


污水零排放设备总结 


在这项工作中,研讨人员提出了一种运用太阳能一同进行海水淡化和盐差发电的新概念,证明了运用太阳能发作蒸汽完结海水淡化的一同,可脱节江河入海口的束缚在海面上直接发作盐差能,为在海面上直接进行海水淡化以及获取电能供应一种新思路。