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張貼者： |
木蘭
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2026/7/4 下午 06:48:00
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中國技術使海水淡化比生產瓶裝水便宜
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由於採用新型光熱材料，太陽能創新技術已展現出全年穩定運作且無需任何公用事業能源成本的優勢。
彭丹妮在北京
發佈時間：2026年6月29日下午1點更新時間：2026年6月29日下午3:20
海水淡化一直以來都是將鹽水轉化為淡水的一種耗能方式，因此它主要由擁有豐富化石燃料儲備的富裕國家所壟斷。
然而，由於採用了一種新型光熱材料，中國的一個戶外示範原型機實現了長達一年的穩定性，且無需任何公用事業能源成本。
研究人員開發了一種創新方法，將奈米粒子編織成三維光熱蒸發材料，顯著提高了將太陽能轉化為海水淡化的效率。
實驗表明，該結構的太陽能吸收率高達 90.2%，同時蒸發相同體積海水所需的能量減少了 45.7%。
在一個小型試驗場，該設備成功用於海水淡化，僅利用自然陽光，無需外部電網基礎設施，即可幫助灌溉 5 平方米（近 54 平方英尺）的農田，完成一個完整的生長週期。
根據預計兩年的營運情況，該團隊指出，生產水的成本將低於瓶裝水的成本，並且如果該系統擴大規模或長期使用，經濟優勢「將變得更加明顯」。
這項研究由中國科學院北京製程工程研究所 (IPE)和深圳大學的研究人員共同進行，並於 6 月 21 日發表在《先進材料》雜誌上。
傳統上，海水淡化是一項能源密集產業，要麼消耗大量電力，要麼依賴龐大而昂貴的基礎設施。
目前其主要技術是逆滲透，也稱為膜脫鹽，它利用電力將海水泵入大型管道，並進入允許水分子通過而阻擋鹽分的薄膜。
自 1950 年代海水淡化技術開始大規模應用以來，海灣阿拉伯國家——這些國家雖然面臨缺水問題，但能源資源豐富、財富充裕——一直是該領域的先驅之一。
根據半島電視台今年的一篇報導，海灣國家生產了全球約 40% 的淡化水，並在其沿海地區營運 400 多個海水淡化廠。
太陽能蒸發被視為一種很有前途的綠色替代方案，因為它利用光熱材料將陽光轉化為熱量，驅動海水蒸發，然後蒸汽冷凝成淡水。
但將之付諸實踐一直充滿挑戰。
最有效的光熱材料通常是超細粉末奈米顆粒。然而，問題在於如何將這些微小顆粒製成可用的蒸發裝置：它們容易像麵粉一樣結塊，從而阻礙水蒸氣的流通。
此外，許多用於將顆粒粘合在一起的有機聚合物基材在長時間暴露於強烈的陽光下後會失去性能，就像塑料在陽光下老化和開裂一樣。
研究團隊從紐帶中汲取靈感，將奈米顆粒製成單個“紐扣”，並用聚合物“線”將它們牢固地縫合在一起，防止結塊，同時構建出一個穩固的三維框架。
為了實現這一目標，他們首先製備了具有多層殼層的空心奈米球。然後，他們使用溶劑使聚合物鏈能夠像縫紉線穿過織物一樣，精確地穿過殼層上的微小孔隙。
冷卻後，聚合物鏈就像鎖一樣，將數十億個奈米球結合在一起，形成三維「奈米森林」。
後續測試表明，這種新結構非常堅固耐用。
研究團隊將複合材料置於海水中，並以每分鐘450轉的速度持續攪拌30天，模擬惡劣的海洋環境。在顯微鏡下，他們發現幾乎沒有奈米顆粒脫落。
該結構還使陽光在材料內部反覆反射和散射，從而將其太陽能吸收率提高到 90.2%。
研究人員隨後建立了一個 0.75 平方米的試驗系統。太陽能電池板為風扇供電，風扇主動將蒸發過程中產生的水蒸氣輸送到冷凝模組，在那裡回收淡水。
在自然陽光照射下，裝置每天可產生超過 20 公升（約 5.3 美製液體加侖）的淡水——足以滿足約 10 人的基本飲水需求。
根據IPE發布的新聞稿，該水符合世界衛生組織飲用水標準。
隨後，這些水被用於灌溉一塊5平方公尺的試驗田，以支持菠菜、玉米和白菜的完整生長週期。同時，光熱材料本身也表現出優異的耐久性，全年性能穩定。
「團隊目前正致力於提高冷凝效率並降低系統成本，目標是將這項技術推廣到缺水的沿海地區、島嶼和偏遠地區，」IPE表示。
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