比自来水还便宜！海水淡化新突破：仅需太阳能 效率更高成本更低
2023.10.11 15:54 财联社 黄君芝
财联社10月11日讯（编辑 黄君芝）据报道，一组由麻省理工学院（MIT）领导的研究小组研发了一种完全被动的装置，可以将海水转化为饮用水，这种装置的灵感来自海洋，由太阳提供动力。
在最新发表在《焦耳》杂志上的一篇论文中，研究小组概述了一种新的太阳能海水淡化系统的设计，该系统可以吸收海水并用自然阳光加热。最重要的是，这种脱盐装置比以前的脱盐装置更高效、更持久、更便宜。
脱盐是从盐水中去除盐的过程，就像海水淡化后可以饮用。与目前正在测试的所有其他被动式太阳能海水淡化概念相比，新系统具有更高的产水量和更高的排盐率。而且这种新设备只依赖太阳能，这意味着用户在淡化时不必考虑电力成本。
具体而言，该装置的结构允许水在漩涡中循环，类似于海洋中更大的“温盐”循环。这种循环，加上太阳的热量，驱使水蒸发，留下盐。由此产生的水蒸气可以被浓缩并收集为纯净的饮用水。与此同时，剩余的盐继续循环进出设备，而不是积累和堵塞系统。
研究人员估计，如果将该系统放大到一个小手提箱的大小，它每小时可以产生大约4到6升的饮用水，并且在需要更换部件之前可以使用几年。在这种规模和性能下，该系统生产饮用水的价格比自来水更便宜，速度也更快。
“经过几年的运营，我们系统生产的水的成本可能会低于自来水价格。而且这是第一次，由阳光产生的水可能比自来水更便宜。”研究人员说。
该团队设想，一个放大的设备可以被动地产生足够的饮用水，满足一个小家庭的日常需求。该系统还可以供应离网的沿海社区，那里的海水很容易获得。
比自来水还便宜！海水淡化新突破：仅需太阳能 效率更高成本更低
作者：黄君芝 2023-10-13 10:26
据报道，一组由麻省理工学院（MIT）领导的研究小组研发了一种完全被动的装置，可以将海水转化为饮用水，这种装置的灵感来自海洋，由太阳提供动力。
据报道，一组由麻省理工学院（MIT）领导的研究小组研发了一种完全被动的装置，可以将海水转化为饮用水，这种装置的灵感来自海洋，由太阳提供动力。
在最新发表在《焦耳》杂志上的一篇论文中，研究小组概述了一种新的太阳能海水淡化系统的设计，该系统可以吸收海水并用自然阳光加热。最重要的是，这种脱盐装置比以前的脱盐装置更高效、更持久、更便宜。
脱盐是从盐水中去除盐的过程，就像海水淡化后可以饮用。与目前正在测试的所有其他被动式太阳能海水淡化概念相比，新系统具有更高的产水量和更高的排盐率。而且这种新设备只依赖太阳能，这意味着用户在淡化时不必考虑电力成本。
具体而言，该装置的结构允许水在漩涡中循环，类似于海洋中更大的“温盐”循环。这种循环，加上太阳的热量，驱使水蒸发，留下盐。由此产生的水蒸气可以被浓缩并收集为纯净的饮用水。与此同时，剩余的盐继续循环进出设备，而不是积累和堵塞系统。
研究人员估计，如果将该系统放大到一个小手提箱的大小，它每小时可以产生大约4到6升的饮用水，并且在需要更换部件之前可以使用几年。在这种规模和性能下，该系统生产饮用水的价格比自来水更便宜，速度也更快。
“经过几年的运营，我们系统生产的水的成本可能会低于自来水价格。而且这是第一次，由阳光产生的水可能比自来水更便宜。”研究人员说。
该团队设想，一个放大的设备可以被动地产生足够的饮用水，满足一个小家庭的日常需求。该系统还可以供应离网的沿海社区，那里的海水很容易获得。
本周二（10月10日）发表在《焦耳》杂志上的一项研究表明，人工智能（AI）对环境的影响可能比之前认为的要大。研究发现，人工智能每年最终消耗的能源与荷兰、瑞典等国家一样大，甚至更多，可能会破坏全球减少碳排放的努力。这篇论文的作者、阿姆斯特丹自由大学商业与经济学院的博士候选人德弗里斯（AlexdeVries）表示，基于技术的发展速度，这可能在短短几年内实现。德弗里斯在他的研究中解释道，像ChatGPT这样的大型语言模型（LLM）需要大量的数据集来训练人工智能。他称，“如果你要花费大量资源，建立这些真正的大型模型，并尝试运营一段时间，那将是潜在的巨大能源浪费。”人工智能模型经过训练阶段后，会过渡到推理阶段，然后根据新的输入生成信息。而推理阶段消耗的能源似乎更多。德弗里斯还指出，谷歌报告显示，从2019年到2021年，其与人工智能相关的能源消耗中有60%来自所谓的生成推理阶段。过去的工作常常关注的是人工智能训练所消耗的能量，但德弗里斯提醒道，需要有更多的工作来考虑人工智能的整个生命周期。该研究论文指出，随着人工智能产品的广泛使用以及被更多公司采用，对人工智能芯片的需求正在上升。英伟达生产的GPU芯片作为人工智能领域的命脉，该公司在2023年第二季度的收入为135亿美元，其数据中心业务较上一季度增长率了141%，这一点足以证明人工智能产品需求的迅速增长。德弗里斯告诉媒体，“考虑到未来几年的预期产量，到2027年，新制造的人工智能设备的用电量将与荷兰一样多，这也与瑞典、阿根廷等国的用电量处于同一范围。”德弗里斯还承认，“最坏的情况就是，仅谷歌一家公司的人工智能就可以消耗与爱尔兰等国家一样多的电力。”
新设计的太阳能海水淡化系统可快速生产饮用水 且不易堵塞
新用户41015886 2023-10-04 发表于上海 | 7阅读 | 1转藏
【科技前沿】我科学家创造“无盐分析出的太阳能海水淡化速率”新纪录
转自：光明日报
【科技前沿】
本报沈阳9月25日电（记者刘勇 通讯员李青坡）完全依靠自然光，一平方米大小的蒸发器每天能从海水中收集多少淡水——答案是23升，可满足十余名成年人一天饮用所需。记者25日从东北大学获悉，该校和中国科学院金属研究所组成的团队取得重大突破，创造了“无盐分析出的太阳能(5.750, -0.10, -1.71%)海水淡化速率”世界纪录，比原纪录提高近1.5倍，可实现零碳淡化大量海水，拥有极高的应用价值。该研究成果近期已在《自然》杂志在线发表。
用太阳能绿色零碳淡化海水，效率是首要难题。东北大学左良教授团队、秦高梧教授团队与中国科学院金属研究所陈星秋研究员团队共同研究，发现一种钛金属新材料，拥有良好的吸光效应，吸光率高达96.4%，可将太阳能高效转化成热能，进而大幅提高海水的淡化效率。
“我们将该材料与聚乙烯醇混合，制作出新型蒸发器，创造了单位太阳光照条件下每平方米6.09千克每小时水蒸发速率的世界纪录，而且可实现长时间工作且无盐分析出。”该论文第一作者、东北大学材料科学与工程学院副教授杨波表示，对于海水淡化，能耗是直接决定其成本高低的关键。目前常用的海水淡化装置就像筛子，需要在一个反渗透膜上施加约25个大气压，才能把水挤过去，将其他离子留下来，能耗巨大。“我们设计的户外海水淡化和淡水收集装置，在自然光下可实现平均每平方米日收集淡水23升，绿色高效，工作过程零碳排放。这为海水淡化以及工业废水节能处理提供崭新方向，可有效应对水资源短缺问题。”
此外，研究团队还对海水淡化机制进行了深入研究。“实验表明，在阳光照射下，该材料表面的水分子是以‘团簇’形式一起蒸发。不同于传统材料表面，水以单分子模式蒸发，因此效率更高。”杨波表示，这一发现从本质上揭示了该材料高效蒸发的原理，革新了学界对海水蒸发机理的传统认知，为日后设计开发更多光热转换材料提供了新思路。
为了解决淡水可持续供应的问题，近年来研究人员开发了许多太阳能海水淡化系统。然而，一个经常遇到的难题是盐分积累，这会堵塞系统并影响产水率。为了解决这一问题，麻省理工学院和上海交通大学的研究人员从一种自然现象中获得灵感，即深海洋流是如何受海水密度差异的驱动的，这一过程被称为温盐环流。 研究人员开发出一种新型太阳能海水淡化系统，可生产大量饮用水，并采用一种受海洋启发的技术来避免盐堵塞问题。扩大规模后，该系统可提供足够的饮用水，满足一个小家庭的日常需要。 研究人员的新系统改进了他们之前的设计，这种类似的概念由称为阶段的多层组成。每个阶段都包含一个蒸发器和一个冷凝器，利用阳光被动地将盐分从进水中分离出来。虽然它能有效地利用太阳能蒸发水，但由于盐分积累，几天后就会堵塞。于是，研究人员尝试了一种温盐环流的方式来缓解盐分的积累。 新设计的单级装置看起来像一个薄薄的盒子，顶部是一种能吸收太阳热量的深色材料。盒子内部分为上下两部分。水流过上半部分，天花板上有一层蒸发器，利用太阳热量加热和蒸发直接接触到的水。水蒸气被输送到下半部，冷凝器层将水蒸气空气冷却成无盐的饮用水。 整个箱体是倾斜的，再加上来自阳光的热能，使水流过时产生漩涡。这种运动有助于使水与上层蒸发层接触，同时保持盐的循环，防止盐沉淀和堵塞。 该研究的通讯作者之一徐振元（音译）说：我们现在引入了一种更强大的对流，它类似于我们通常在海洋中看到的千米长尺度的对流。海水暴露在空气中时，阳光会促使海水蒸发。一旦海水离开海面，盐分就会残留下来。盐的浓度越高，液体的密度就越大，这种较重的水就会向下流动。通过在[一个]小盒子中模拟这种千米范围内的现象，我们可以利用这一特点来排斥盐分。 研究人员发现，他们的系统能在不同盐浓度的环境中产生淡水，从天然海水到盐度高出七倍的水。他们说，如果将该系统放大到一个小手提箱大小，每小时可生产 4 至 6 升（1.1 至 1.6 加仑）水，并可持续使用数年，然后才需要更换部件。 研究人员说，由于该系统的产水率高，盐排斥率高，使用寿命长，而且是太阳能供电，不需要电力，因此运行该系统的总体成本将比美国生产自来水的成本更低。 研究报告的共同作者杨忠说：我们的研究表明，这种设备能够实现较长的使用寿命。这意味着，利用阳光生产的饮用水首次有可能比自来水便宜。这为太阳能海水淡化解决现实问题提供了可能。 这项研究发表在《焦耳》杂志上。 我国科学家创造“无盐分析出的太阳能海水淡化速率”新纪录2023-09-27 10:31 发布于：浙江省 完全依靠自然光，一平方米大小的蒸发器每天能从海水中收集多少淡水——答案是23升，可满足十余名成年人一天饮用所需。记者9月25日从东北大学获悉，该校和中国科学院金属研究所组成的团队取得重大突破，创造了“无盐分析出的太阳能海水淡化速率”世界纪录，比原纪录提高近1.5倍，可实现零碳淡化大量海水，拥有极高的应用价值。该研究成果近期已在《自然》杂志在线发表。 用太阳能绿色零碳淡化海水，效率是首要难题。东北大学左良教授团队、秦高梧教授团队与中国科学院金属研究所陈星秋研究员团队共同研究，发现一种钛金属新材料，拥有良好的吸光效应，吸光率高达96.4%，可将太阳能高效转化成热能，进而大幅提高海水的淡化效率。 “我们将该材料与聚乙烯醇混合，制作出新型蒸发器，创造了单位太阳光照条件下每平方米6.09千克每小时水蒸发速率的世界纪录，而且可实现长时间工作且无盐分析出。”该论文第一作者、东北大学材料科学与工程学院副教授杨波表示，对于海水淡化，能耗是直接决定其成本高低的关键。目前常用的海水淡化装置就像筛子，需要在一个反渗透膜上施加约25个大气压，才能把水挤过去，将其他离子留下来，能耗巨大。“我们设计的户外海水淡化和淡水收集装置，在自然光下可实现平均每平方米日收集淡水23升，绿色高效，工作过程零碳排放。这为海水淡化以及工业废水节能处理提供崭新方向，可有效应对水资源短缺问题。” 此外，研究团队还对海水淡化机制进行了深入研究。“实验表明，在阳光照射下，该材料表面的水分子是以‘团簇’形式一起蒸发。不同于传统材料表面，水以单分子模式蒸发，因此效率更高。”杨波表示，这一发现从本质上揭示了该材料高效蒸发的原理，革新了学界对海水蒸发机理的传统认知，为日后设计开发更多光热转换材料提供了新思路。（记者刘勇 通讯员李青坡） |