美國萊斯大學的科學家們公布了一項革命性的新技術,其可利用納米粒子直接將太陽能轉換成蒸汽(qì)。該大學納米光子學實驗室開發(fā)的這種“太陽能蒸汽”新方法,甚至可從冰水產生蒸汽。技(jì)術細節公布在(zài)11月19日美國(guó)化學學會《納米》雜誌上。
該項技術擁有24%的綜(zōng)合能效(xiào)。相比之(zhī)下,光伏太陽(yáng)能(néng)電池板的綜合(hé)能效通常在15%左右。“太陽能蒸汽”法的(de)發明者認為,有了該項技術,人們將以全然不同的(de)方式思考太陽能發電,但(dàn)他們也(yě)預計,該新技術的(de)首次使(shǐ)用將不是為了發電,而是為了邊遠地區的(de)衛生設施(shī)和水質淨化。
“太陽能蒸(zhēng)汽”的效(xiào)率主要基(jī)於將日光轉換成熱能的光激納米(mǐ)粒子。當浸沒在水中並暴露在陽光下時(shí),納米粒子急速(sù)升溫,並即時將水蒸發產生蒸汽。研究人員表示,隨著技術的不(bú)斷(duàn)改(gǎi)進,“太陽能蒸汽”的綜合能效還將提高。
研究使用的納(nà)米粒子非常小,甚至小於(yú)光波長,這意味著其具有非常小(xiǎo)的散熱表(biǎo)麵。強烈加熱將在局(jú)部,即納米粒子的表麵產生蒸汽。研究人員將裝有含光激納米(mǐ)粒子的水的試管浸入冰水中來演示(shì)“太陽能蒸汽”。結果表明,使用透鏡(jìng)將日光聚集在試管(guǎn)中的(de)冰水(shuǐ)混合物,幾(jǐ)乎立刻就能產生蒸汽。
蒸汽是世界上(shàng)最常用的工業流體之一。大約90%的電力產自蒸汽,蒸(zhēng)汽也常用於醫療廢物(wù)和手術(shù)器械的滅菌、蒸(zhēng)煮食物和淨化水質。大多數工業用蒸(zhēng)汽產自(zì)大型鍋爐,而“太陽能蒸汽”的功效(xiào)在於(yú),使蒸汽在更小(xiǎo)的規模上變得更為經濟。
萊斯大學的研(yán)究人員已研製(zhì)出了一個能在缺電地區為醫療器械(xiè)消毒的“太陽能蒸汽”高壓鍋。他們還贏得了比(bǐ)爾和梅林達?蓋茨基金會“大挑戰”項目的資助,準備為沒有下水道或照明的地區研製一個超小規模的人體廢物(wù)處理係(xì)統。
研究人員表示,“太陽能蒸汽”的最(zuì)顯著特(tè)點是高(gāo)效,其不(bú)需要數畝麵積的聚光鏡或太(tài)陽能電池板(bǎn),演示用高壓鍋的光窗僅幾平(píng)方厘米大小。“太(tài)陽能蒸汽”的(de)另一個潛在用途是為空(kōng)調及供暖係統等混合動(dòng)力家電供電,這些家電白天將由日光供電,晚上則利用電網電力工作。
此外,研究人員還進行了蒸餾實驗,他們發現“太陽能蒸汽(qì)”的效率要比現有蒸餾塔高出(chū)兩倍半之多。
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