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只需太阳光和水就能运作的“蒸汽产生器”

时间:2019-03-22|栏目: 天文 • 物理 |点击:9

    只需太阳光和水就能运作的“蒸汽产生器”

    今天纳米颗粒能做到的匪夷所思的事情是什么呢?德克萨斯州莱斯大学的一个研究团队证明了,将阳光聚焦在水和纳米颗粒上几秒内产生蒸汽的机理。这不是人为地降低沸点,而是阳光驱动的“热水器” 在水变温之前产生蒸汽,而不用将所有的水煮沸。

    目前该研究仍处于实验室研究阶段,他们不知道这离应用还有多远,但是不难想象出,这种仅需要水和太阳光就能运作的蒸汽发电机。

    该项技术通过混合少量的涂有碳或金的二氧化硅纳米颗粒(每颗直径仅为人类头发丝直径的十分之一)和玻璃容器中的水来工作的。这么小的直径——比可见光的波长还要短——意味着他们能吸收最多的光波能量,而不是将光散射掉。因此,当用镜片将阳光聚焦在容器中时,这些粒子会迅速变的非常热,使得其周围的水直接蒸发。

    这会在粒子的周围产生大量的水蒸气泡,这些气泡能与凉水绝缘,使得粒子更热从而在其周围立即蒸发更多的水。当粒子和周围的蒸汽变得足够多并能产生浮力时,也就是所有的水蒸气泡——粒子和所有的气泡——浮到水面时,气体释放到空气中,粒子随后就会重新降到冷水里,然后它又开始吸收阳光加热,循环前面过程。

    将混合物的纳米粒子数量相乘,你会模拟出沸点,但是在第一个气泡到达水面之前,我们不需要一整桶水都达到沸点。你可以把它想象成微观上管理沸腾的过程,具体表现是,加热一部分水时(这部分水跟纳米粒子接触),另一部分水是凉的。粒子本身是很耐用的,它们可以重复的吸收、加热、冷却而不需要替换它们。

    很漂亮的工作不是吗?总体上来说,这描绘了太阳能有趣的未来应用价值,但是具体来说的话,一种价格低廉资源充足的蒸汽(甚至是低容量)怎样应用于产生电力和热量,来降低某些能源密集型的过程(比如水的脱盐)。就像瓦普说的那样,曾经有人提出一种简单便宜的方法,来制备和利用大量水蒸气,从而完全改变了世界。那么这次也是这样。

    (环球科学 黄晓强)

    原文链接:https://www.popsci.com/science/article/2012-11/turn-water-steam-using-only-sunlight-just-add-nanoparticles

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