海水淡化零耗能且产生能量？新加坡做到了
慧聪水工业网 据统计，全球现阶段依赖脱盐海水满足日常生活需求的人数超过3亿人。毫无疑问，海水淡化技术的发展在缓解部分地区的水资源匮乏问题上助力不少，但不得不承认的事实是，淡化海水这一过程目前仍比较昂贵而且耗能很高。那么，有没有一种办法让海水淡化过程不耗能并且还能生产能量呢？近日，一个新加坡研究团队设计了一种太阳能供电的海水淡化反应器原型，能够将海水同时转化为淡水和氢燃料。
光热催化海水淡化原理
事实上，与直接从当地供水系统获取饮用水相比，海水脱盐生成淡水的过程所消耗的能量比前者高达10倍以上。但对于水源匮乏的地区而言，海水淡化已成为一个难以避免的选择。当前淡化海水的方法，无非是在真空环境中加热海水，使之蒸发，从而通过蒸馏法提取淡水；或者运用反渗透法，即驱动加压海水通过离子封闭膜。“如果我们尽可能降低淡化海水过程中消耗的能量，那么在地球水源中占97%的海水就能为我们提供几乎无限的纯净用水。”研究人员表示。
日前，来自新加坡国立大学的GhimWeiHo及其研究团队宣布，他们已经成功研制出一种能够颠覆常规脱盐过程中高能耗现实的新型材料——纳米复合材料，纳米银粒子悬浮在二氧化硅粒子中，外面覆一层二氧化钛。研究团队表示，这一形态是在充分考虑各个成分的特性后，精心设计而成，目的是为了更好发挥各个成分间的协同效应。
据了解，外层的二氧化钛壳是一种光催化剂，通过吸收较高能量的UV光子来分离水分子，同时并产生氢气和氧气。而较低能量的光子将不会被二氧化钛外壳吸收，而是直接进入内部被纳米银粒子吸收。在这一过程中将发生光热效应，伴有热量产生，进而能够生产蒸汽并驱动汽轮机运转，增加表面的产氢速率。事实上，纳米颗粒充当了成核点，所以蒸汽在远低于常规沸点情况下就能产生。
GhimWeiHo说，“这项工程在一定意义上定义了等离子光热技术的前沿，因为除了我们外，尚无人涉足这一领域，我相信，这会为其他领域带来不小的影响。”基于上述原理，日前该团队已建成一个太阳能反应器原型，只要向这种新材料构成的系统中注入海水，系统将压缩蒸汽产生干净的淡水，同时收集氢气。
美国休斯敦大学光电能量转换学专家ZhifengRen对这一全新解决方案兴趣十足，“我认为这一方案的效率未必能比靠光伏供电的电解水方案更高。然而，这一全新方案还有很大的提升空间，如果实际效果不尽如人意，那么其最终的改进方向很可能是将光伏和光热系统结合起来。”
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