美研發低成本太陽能蒸氣產生器,高溫蒸氣將有助偏鄉烹飪與消毒

發佈日期: 2018 年 12 月 13 日 9:48 | 作者: | 分類: 產業資訊

美國麻省理工近期研發出新型低成本蒸氣產生器,新系統捨棄過去昂貴的光學元件,透過聚焦陽光來煮沸水、進而產生超過 100°C 的超燙蒸氣,除了可以助偏鄉地區煮飯與消毒一臂之力,人們還可以收集蒸氣的冷凝水來飲用。

麻省理工研究太陽能蒸發產生器行之有年,早在 2016 年就已經研發出類似技術,當時蒸氣產生器外觀就像一塊海綿,漂浮在水面上並將吸收的水蒸發成水蒸氣,只可惜後來發現水中的鹽、雜質與髒污會讓設備性能逐漸衰退,因此麻省理工又迅速投入下一輪實驗。

而此次太陽能蒸氣產生器捲土重來,為了避免沾染到其他污染物,科學家這次把設備懸浮在水面上。

新系統尺寸與厚度跟電子書差不多,結構則很像三明治、最上層材料為陶瓷與金屬複合材料「瓷金」,可有效吸收太陽熱能,底部材料能迅速將熱量傳遞到水中。一旦水溫達到 100°C,蒸氣就會從設備中間層釋放出來,其中中間層為網狀碳泡沫,上面布滿許多糾纏在一起的的通道和孔洞,維持熱量之餘,還可以進一步加熱通過泡沫層的蒸氣。

為了防止熱量散去,麻省理工團隊還用聚合物外殼將設備蓋住,若想要用水蒸氣來消毒或是變成飲用水,研究人員也在三明治中間層加裝一條小管子,方便人們收集水蒸氣。加拿大約克大學機械工程助理教授兼麻省理工博士後研究員 Thomas Cooper 表示,這是個完全被動的太陽能蒸氣產生器,基本上只要把它擺在戶外、讓它吸收陽光就好。

新型蒸氣產生器不管在實驗室受控環境還是戶外,表現都相當良好,麻省理工研究員首先在實驗室以太陽光模擬器進行測試,新設備可讓一小盆水最終產生 122℃ 高溫蒸氣,假如再把陽光強度提升到 1.5 倍,則可以將蒸氣溫度提升到 144℃;新系統在戶外也表現不凡,若在太陽能蒸氣產生器上方加裝曲面鏡,3.5 小時候可生成 146℃ 的高溫蒸氣。

而其他相關實驗進展也很順利,像是成功把海水轉換成水蒸氣,設備也沒有沾到任何鹽粒等。麻省理工工程學院教授陳剛(Gang Chen)指出,新技術除了成功克服設備易受污染等難題,也幫助人們更容易收集水蒸氣,未來則會致力於最佳化轉換效率與系統運作。

對於設備相對不齊全的偏鄉地區來說,麻省理工新型太陽能蒸氣產生器將有助於提升當地生活品質,人們可以把用水蒸氣來烹飪與製成飲用水,也能運用高溫蒸氣來消毒與殺菌,減少細菌孳生,若設備成功投產將對各地大有裨益。

(首圖為麻省理工 2017 年 10 月 21 日的實驗,新型蒸氣產生器與水盆放在小桌子上,上方則罩著曲面鏡來聚焦與捕獲更多的光,來源:麻省理工。文/DaisyChuang)

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