據統計，全球現階段依賴脫鹽海水滿足日常生活需求的人數超過3億人。毫無疑問，海水淡化技術的發展在緩解部分地區的水資源匱乏問題上助力不少，但不得不承認的事實是，淡化海水這一過程目前仍比較昂貴而且耗能很高。那么，有沒有一種辦法讓海水淡化過程不耗能并且還能生產能量呢？近日，一個新加坡研究團隊設計了一種太陽能供電的海水淡化反應器原型，能夠將海水同時轉化為淡水和氫燃料。
光熱催化海水淡化原理
事實上，與直接從當地供水系統獲取飲用水相比，海水脫鹽生成淡水的過程所消耗的能量比前者高達10倍以上。但對于水源匱乏的地區而言，海水淡化已成為一個難以避免的選擇。當前淡化海水的方法，無非是在真空環境中加熱海水，使之蒸發，從而通過蒸餾法提取淡水；或者運用反滲透法，即驅動加壓海水通過離子封閉膜。“如果我們盡可能降低淡化海水過程中消耗的能量，那么在地球水源中占97%的海水就能為我們提供幾乎無限的純凈用水。”研究人員表示。
日前，來自新加坡國立大學的GhimWeiHo及其研究團隊宣布，他們已經成功研制出一種能夠顛覆常規脫鹽過程中高能耗現實的新型材料——納米復合材料，納米銀粒子懸浮在二氧化硅粒子中，外面覆一層二氧化鈦。研究團隊表示，這一形態是在充分考慮各個成分的特性后，精心設計而成，目的是為了更好發揮各個成分間的協同效應。
據了解，外層的二氧化鈦殼是一種光催化劑，通過吸收較高能量的UV光子來分離水分子，同時并產生氫氣和氧氣。而較低能量的光子將不會被二氧化鈦外殼吸收，而是直接進入內部被納米銀粒子吸收。在這一過程中將發生光熱效應，伴有熱量產生，進而能夠生產蒸汽并驅動汽輪機運轉，增加表面的產氫速率。事實上，納米顆粒充當了成核點，所以蒸汽在遠低于常規沸點情況下就能產生。
GhimWeiHo說，“這項工程在一定意義上定義了等離子光熱技術的前沿，因為除了我們外，尚無人涉足這一領域，我相信，這會為其他領域帶來不小的影響。”基于上述原理，日前該團隊已建成一個太陽能反應器原型，只要向這種新材料構成的系統中注入海水，系統將壓縮蒸汽產生干凈的淡水，同時收集氫氣。
美國休斯敦大學光電能量轉換學專家ZhifengRen對這一全新解決方案興趣十足，“我認為這一方案的效率未必能比靠光伏供電的電解水方案更高。然而，這一全新方案還有很大的提升空間，如果實際效果不盡如人意，那么其最終的改進方向很可能是將光伏和光熱系統結合起來。”
最后，小編就想問一句：新加坡你辣么厲害，水價能便宜點兒不？
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