تکنولوژی

سیستم انرژی خورشیدی MIT راهی برای نمک زدایی ارزان قیمت ارائه می دهد

از طریق

سیستم نمک زدایی با انرژی خورشیدی MIT

محققان MIT یک سیستم نمک‌زدایی با انرژی خورشیدی ایجاد کرده‌اند که کارآمدتر و ارزان‌تر از روش‌های قبلی است. در این نمودار، یک لایه بسته از آب در بالای عایق حرارتی شناور امکان محلی سازی حرارتی و دفع نمک را فراهم می کند. منبع: با حسن نیت از دانشمندان

یک سیستم تبخیر خورشیدی غیرفعال می تواند برای تصفیه فاضلاب، تامین آب آشامیدنی یا استریل کردن ابزار پزشکی در مناطق خارج از شبکه استفاده شود.

تخمین زده می شود که دو سوم بشریت از کمبود آب رنج می برند و بسیاری از این مناطق در کشورهای در حال توسعه نیز از کمبود برق قابل اطمینان رنج می برند. بنابراین، تلاش‌های تحقیقاتی گسترده بر روش‌های شیرین‌سازی آب دریا یا آب شور تنها با استفاده از گرمای خورشیدی متمرکز شده‌اند. با این حال، بسیاری از این تلاش‌ها با مشکلاتی در مورد تجمع نمک در تجهیزات مواجه شده‌اند که اغلب پیچیدگی و هزینه را اضافه می‌کند.

اکنون تیمی از دانشمندان از اسطوره و در چین، او راه حلی برای مشکل تجمع نمک پیدا کرد – و در این فرآیند یک سیستم نمک زدایی را توسعه داد که هم کارآمدتر و هم ارزان تر از روش های نمک زدایی خورشیدی قبلی است. همچنین می‌توان از این فرآیند برای تصفیه فاضلاب آلوده یا تولید بخار برای استریل کردن وسایل پزشکی استفاده کرد، همه اینها بدون نیاز به منبع انرژی غیر از خود نور خورشید.

نتایج در مجله گزارش شد ارتباط طبیعتدر مقاله ای که در 14 فوریه 2022 توسط لنان ژانگ فارغ التحصیل MIT، Xiangyu Li فوق دکترا، استاد مهندسی مکانیک Evelyn Wang و چهار نفر دیگر منتشر شد.

وانگ می‌گوید: «تظاهرات بسیاری از طراحی‌های تبخیر با کارایی بالا، دفع نمک و تبخیر مبتنی بر خورشید برای دستگاه‌های مختلف وجود داشته است. «چالش مشکل آلودگی نمک بود که مردم واقعاً به آن رسیدگی نکرده بودند. بنابراین ما این ارقام عملکرد بسیار جذاب را می بینیم، اما اغلب به دلیل طول عمر محدود هستند. همه چیز به مرور زمان خراب می شود.»

پیکربندی های آزمایشی سیستم نمک زدایی با انرژی خورشیدی MIT

دانشمندان دو مجموعه آزمایشی خارجی مشابه را که در کنار یکدیگر قرار گرفته اند آزمایش می کنند. منبع: با حسن نیت از دانشمندان

بسیاری از آزمایش‌های سیستم‌های نمک‌زدایی خورشیدی به نوعی فتیله برای کشیدن آب شور از طریق دستگاه متکی هستند، اما این فتیله‌ها مستعد تجمع نمک هستند و تمیز کردن آنها نسبتاً دشوار است. این تیم بر روی توسعه یک سیستم بدون فتیله متمرکز شد. نتیجه یک سیستم ساندویچی است، با یک ماده تیره در بالا که گرمای خورشید را جذب می کند، و سپس یک لایه نازک آب روی یک لایه سوراخ شده از مواد، که روی یک مخزن عمیق از آب نمک، مانند یک مخزن یا حوضچه، قرار می گیرد. پس از محاسبات و آزمایش های دقیق، دانشمندان اندازه بهینه سوراخ های حفر شده در مواد سوراخ شده را که در آزمایش های خود از پلی اورتان ساخته شده بود، تعیین کردند. با قطر 2.5 میلی متر، این سوراخ ها را می توان به راحتی با جت های آب معمولی ایجاد کرد.

دهانه‌ها به اندازه‌ای بزرگ هستند که به گردش همرفت طبیعی بین لایه بالایی آب گرمتر و مخزن خنک‌تر زیر اجازه می‌دهند. این گردش به طور طبیعی نمک را از لایه نازک بالا به سمت یک حجم بسیار بزرگتر از آب در پایین می کشد، جایی که به خوبی رقیق می شود و دیگر مشکلی نیست. وانگ، استاد مهندسی در فورد و رئیس دپارتمان مهندسی مکانیک، می‌گوید: «این به ما امکان می‌دهد در عین حال از تجمع نمک جلوگیری کنیم، عملکرد بالایی داشته باشیم.

سیستم نمک زدایی با انرژی خورشیدی MIT ساختار بسته لایه آب

عکس سمت چپ ساختار یک لایه آب بسته را نشان می دهد. در سمت راست، تصویر مادون قرمز یک لایه بسته از آب را در زیر یک نور خورشید نشان می دهد. انرژی حرارتی در یک لایه آب بسته قرار دارد. منبع: با حسن نیت از دانشمندان

لی می گوید مزایای این سیستم «هم کارایی بالا و هم عملکرد قابل اعتماد است، به ویژه در شرایط شدید که می توانیم واقعاً با آب شور تقریباً اشباع کار کنیم. این بدان معناست که برای تصفیه فاضلاب نیز بسیار مناسب است.

او می افزاید که بیشتر کار روی چنین نمک زدایی با انرژی خورشیدی بر روی مواد جدید متمرکز شده است. اما در مورد ما، ما از مواد بسیار ارزان و تقریباً خانگی استفاده می‌کنیم.» او می گوید که کلید تحلیل و درک جریان همرفتی بود که این سیستم کاملاً غیرفعال را به حرکت در می آورد. مردم می گویند برای این منظور همیشه به مواد جدید، سازه ها یا سازه های گران قیمت و پیچیده نیاز دارید تا رطوبت را از بین ببرید. و من معتقدم که او اولین کسی است که بدون ساختارهای پست این کار را انجام می دهد.”

هادی قاسمی، استاد مهندسی شیمی و بیومولکولی در دانشگاه هیوستون، گفت: این رویکرد جدید “مسیری امیدوارکننده و کارآمد برای نمک‌زدایی محلول‌های با شوری بالا فراهم می‌کند و می‌تواند بازی نمک‌زدایی آب خورشیدی را تغییر دهد.” با این شغل او می افزاید: «برای ارزیابی این مفهوم در محیط های بزرگ و در سریال های طولانی به کار بیشتری نیاز است.

ژانگ توضیح می‌دهد که دقیقاً مانند هوای گرم بالا می‌آید و هوای سرد پایین می‌آید، همرفت طبیعی فرآیند نمک‌زدایی را در این دستگاه هدایت می‌کند. در آب بسته …

نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

دکمه بازگشت به بالا