美国麻省理工近期研发出新型低成本蒸气产生器,新系统舍弃过去昂贵的光学元件,透过聚焦阳光来煮沸水、进而产生超过 100°C 的超烫蒸气,除了可以助偏乡地区煮饭与消毒一臂之力,人们还可以收集蒸气的冷凝水来饮用。
麻省理工研究太阳能蒸发产生器行之有年,早在 2016 年就已经研发出类似技术,当时蒸气产生器外观就像一块海绵,漂浮在水面上并将吸收的水蒸发成水蒸气,只可惜后来发现水中的盐、杂质与脏污会让设备性能逐渐衰退,因此麻省理工又迅速投入下一轮实验。
而此次太阳能蒸气产生器卷土重来,为了避免沾染到其他污染物,科学家这次把设备悬浮在水面。
新系统尺寸与厚度跟电子书差不多,结构则很像三明治、最上层材料为陶瓷与金属复合材料“瓷金”,可有效吸收太阳热能,底部材料能迅速将热量传递到水中。一旦水温达到 100°C,蒸气就会从设备中间层释放出来,其中中间层为网状碳泡沫,上面布满许多纠缠在一起的的通道和孔洞,维持热量之余,还可以进一步加热通过泡沫层的蒸气。
为了防止热量散去,麻省理工团队还用聚合物外壳将设备盖住,若想要用水蒸气来消毒或是变成饮用水,研究人员也在三明治中间层加装一条小管子,方便人们收集水蒸气。加拿大约克大学机械工程助理教授兼麻省理工博士后研究员 Thomas Cooper 表示,这是个完全被动的太阳能蒸气产生器,基本上只要把它摆在户外、让它吸收阳光就好。
新型蒸气产生器不管在实验室受控环境还是户外,表现都相当良好,麻省理工研究员首先在实验室以太阳光模拟器进行测试,新设备可让一小盆水最终产生 122℃ 高温蒸气,假如再把阳光强度提升到 1.5 倍,则可以将蒸气温度提升到 144℃;新系统在户外也表现不凡,若在太阳能蒸气产生器上方加装曲面镜,3.5 小时后可生成 146℃ 的高温蒸气。
而其他相关实验进展也很顺利,像是成功把海水转换成水蒸气,设备也没有沾到任何盐粒等。麻省理工工程学院教授陈刚(Gang Chen)指出,新技术除了成功克服设备易受污染等难题,也帮助人们更容易收集水蒸气,未来则会致力于最佳化转换效率与系统运作。
对于设备相对不齐全的偏乡地区来说,麻省理工新型太阳能蒸气产生器将有助于提升当地生活品质,人们可以把用水蒸气来烹饪与制成饮用水,也能运用高温蒸气来消毒与杀菌,减少细菌孳生,若设备成功投产将对各地大有裨益。
- Sun-soaking device turns water into superheated steam
(本文由 EnergyTrend 授权转载;首图为麻省理工 2017 年 10 月 21 日实验,新型蒸气产生器与水盆放在小桌子上,上方则罩着曲面镜聚焦与捕获更多光;来源:麻省理工学院)