太阳能器件产生电力和脱盐水，没有废盐水

在沙特阿拉伯和中国的研究人员开发了一种能够产生电力，同时产生电力的设备，并声称他们的新系统在执行两个任务时高效。该装置使用来自太阳能电池的废热进行脱盐，从而冷却太阳能电池。它还不会产生浓缩的盐水作为废物，减少其潜在的环境影响。

在世界的许多地方，气候变化和人口增长都对淡水供应造成了巨大需求。在一些沿海地区，海水淡化 - 从咸水或海水中取出盐，将其变成淡水 - 越来越多地用于满足需求。实际上，世界上有大约16,000个海水淡化植物，每天生产大约9500万立方米的淡水。

然而，目前的海水淡化系统可能是昂贵的且饥饿的能量，产生显着的碳排放。该方法还可以生产高度浓缩的盐水，或盐水以及淡水。该盐水还可以含有在脱盐过程中引入的有毒化学品，如果没有正确处理，它可以产生负面的环境影响。

气候变化也推动了可再生能源的需求，如太阳能。使用来自太阳能电池的废热的同时电力和淡水生产被吹捧为切割淡化所需的能量的方式。然而，这通常导致有效发电和有效的海水淡化之间的权衡。

现在，Wenbin Wang在沙特阿拉伯王王阿卜杜拉科技大学及其同事声称开发了一种称为PV膜蒸馏 - 蒸发结晶器（PME）的新装置，其结合了有效的脱盐和发电。

PME由多级膜蒸馏（MSMD）组分顶部的太阳能电池板组成。 MSMD使用来自太阳能电池的废热来驱动水蒸发，并且设计用于在每个蒸馏阶段中从蒸汽凝结中收集和重用潜热，以在下一个阶段驱动蒸发。

在实验室测试中，在环境温度为24℃的环境温度下模拟太阳能照射，PME上的太阳能电池的温度约为14℃冷却，而不是未安装在MSMD组分上的相同的太阳能电池。与裸太阳能电池相比，导致电力生产近8％。在同一测试中，PME以大约2.4kg / m 2h的速率从海水中产生淡水，这几乎是先前报道了组合的太阳能和海水淡化装置的两倍。

“这种设计的高海水化性能归因于蒸汽冷凝潜热的回收，”王告诉物理世界，增加以前的设备没有回收潜热。

MSMD的五个阶段中的每一个由四个部分组成：热导通层，蒸发层，疏水膜和冷凝层。传导层将来自太阳能电池的热量或先前的蒸馏阶段传送到蒸发层。海水流入蒸发层，并由热量驱动，一些水蒸发。然后水蒸气通过多孔疏水膜，并作为淡水的冷凝层凝结。

MSMD装置坐落在蒸发结晶器上，该蒸发结晶剂使用来自最后蒸馏相的潜热，以从淡水和淡水中产生的最终浓缩盐水蒸发液体，仅留下固体盐。

通过系统蒸发和冷凝通过每个阶段中的蒸发层和冷凝层之间的蒸汽压力梯度来控制。理论模型表明，疏水性膜是实现同时光伏冷却的关键和高水位生产。

“这种装置的关键开发是利用具有低厚度和高孔隙率的疏水膜，由我们理论模型引导，”王说。 “以前的作品主要利用具有高厚度的疏水膜来减少热传导损失，我们的理论模型发现，疏水性膜的厚度可以同时实现高脱盐性能和低太阳能电池温度。”

王说，“我们目前正在扩大该设备并计划建立一个相结合发电和海水淡化的光伏电场。”