Опреснение морской воды с помощью солнечной энергии

14.09.2024

Вода - ключевой ресурс для человечества, однако доступ к пресной воде остается одной из глобальных проблем. Исследователи из Университета Ватерлоо предложили инновационное решение этой задачи, разработав энергоэффективную систему опреснения морской воды, которая использует солнечную энергию. Это устройство может стать прорывом в производстве питьевой воды для регионов, испытывающих дефицит пресной воды, особенно в прибрежных зонах.

Предложенная система использует солнечную энергию для испарения и конденсации морской воды в закрытой системе, что позволяет эффективно отделять соль и другие примеси. В отличие от традиционных систем опреснения, которые требуют регулярного обслуживания из-за накопления соли, эта технология обеспечивает непрерывный процесс. В основе системы лежит способность поглощать и преобразовывать до 93% солнечного света в полезную энергию, что является значительным улучшением по сравнению с текущими методами опреснения.

Одна из ключевых характеристик системы - это высокая эффективность преобразования солнечной энергии в тепло, что позволяет производить около 20 литров пресной воды на каждый квадратный метр поверхности ежедневно. Этот объем соответствует суточной потребности человека в воде, согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения. Портативность устройства делает его идеальным решением для труднодоступных регионов или мест с ограниченным доступом к водным ресурсам.

Основа устройства - уникальные материалы, в том числе никелевая пена с полимерным покрытием и термочувствительные частицы пыльцы. Эти материалы способны поглощать солнечную энергию по всему спектру, преобразовывая ее в тепло. Процесс испарения воды происходит благодаря капиллярному эффекту, подобному тому, как деревья транспортируют воду от корней к листьям. Вода нагревается на поверхности полимерного слоя и поднимается вверх, что способствует ее эффективному испарению.

Одной из главных проблем традиционных опреснительных установок является накопление соли, которое может засорять мембраны и требовать частого технического обслуживания. Новая система решает эту проблему с помощью самоочищающегося механизма. Когда вода испаряется, соль остается в нижних слоях устройства и выводится, предотвращая засорение. Такой механизм напоминает процесс обратной промывки в бассейнах и позволяет устройству работать бесперебойно в течение длительного времени.

На данный момент система находится на стадии разработки, но ученые планируют провести полевые испытания на море для проверки ее работоспособности и возможностей масштабирования. Если испытания пройдут успешно, технология может стать важным инструментом для решения проблемы нехватки питьевой воды в прибрежных общинах. Также она может способствовать достижению ряда целей устойчивого развития ООН, включая улучшение здоровья и благополучия людей, обеспечение доступности воды и санитарии, борьбу с изменением климата и ответственное потребление ресурсов.

Технология солнечного опреснения воды, предложенная исследователями из Университета Ватерлоо, открывает новые возможности для устойчивого производства пресной воды. Ее энергоэффективность, самоочищающийся механизм и способность обеспечивать людей чистой водой без использования химических веществ и сложных технических систем делают ее привлекательным решением для многих регионов мира. В перспективе эта технология может оказать значительное влияние на глобальное водоснабжение и сыграть важную роль в устойчивом развитии.

<< Назад: Новая модель искусственного интеллекта размышляет как доктор наук 14.09.2024

>> Вперед: Стерильная пыльца как метод борьбы с сорняками 13.09.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Новый материал для утилизации ядерных отходов 02.11.2017 Специалисты Ратгерского университета (США) разработали крайне эффективную "молекулярную ловушку" для радиоактивных йодидов в отработанном ядерном топливе, которую можно использовать повторно. Ловушка напоминает крошечную пористую губку. Внутренняя поверхность одного грамма этого вещества может растянуться и покрыть пять баскетбольных площадок 28 на 15 м. А если туда попадают радиоактивные соли йодистоводородной кислоты, они остаются там навеки. "Этот тип материала обладает огромным потенциалом из-за своей высокой пористости, - говорит профессор Цзин Ли, один из авторов статьи, вышедшей в журнале Nature Communications. - У нее гораздо большая площадь, чем у губки, и она может улавливать много чего". В процессе переработки отработанное ядерное топливо выделяет радиоактивный молекулярный йод и органический йодид в виде газа, который вызывает рак и загрязняет окружающую среду. Обычно для их хранения используется твердый абсорбент вроде кварца, окиси алюминия и цеолита, но они не слишком эффективно впитывают и дорого стоят, говорит Ли. Поэтому ученые разработали молекулярную ловушку из высокопористого металл-органического каркаса. Ее производительность превосходит стандарты, установленные правилами ядерной индустрии, которые требуют, чтобы заводы по переработке ядерных отходов удаляли более 99,9% радиоактивных йодидов из отработанных ядерных топливных стержней. Также она лучше всех современных абсорбентов справляется с радиоактивными органическими йодидами. К примеру, она способна впитывать метил-йодид при 150 градусах Цельсия на 340% эффективнее, чем лучшие промышленные образцы. Другое преимущество молекулярных ловушек в том, что метил-йодид можно вывести из металл-органических каркасов, чтобы переработать и использовать повторно. Современные промышленные технологии этого не позволяют.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025