工業之美|撐起這把「太陽傘」,工業蒸發池的蒸發速率可提升一倍

2020-12-05 界面新聞

記者 | 徐寧1

在中國,或是玻利維亞、阿根廷和智利的「鋰三角」地區,活性金屬的提取需用到大量工業蒸發池,佔地面積可達數英畝。

蒸發池是處理各種行業汙染廢水的廉價方法,涉及電廠、海水淡化廠以及石油、天然氣和鋰行業等。

它們利用陽光自然蒸發,將大量廢水減少為體積更小的固體廢物,常見於中國、澳大利亞、歐洲、中東和美國一些氣候乾旱或半乾旱地區。

但蒸發池對自然環境有直接影響。鳥類和其它野生動物常將蒸發池誤認為是自然溼地,誤入其中造成危險。

斯洛維尼亞塞科夫耶的蒸發池。圖片來源:Depositphotos1月6日,據伯克利實驗室(Berkeley Lab)消息,該實驗室的研究人員發明了一種「太陽傘」,不僅不會遮擋陽光,反而會集中太陽光熱量,使工業蒸發池的蒸發率能大幅提高。

伯克利實驗室能源部副主任拉維·普拉希爾(Ravi Prasher)表示,提高工業池的蒸發率,能從根本上減少蒸發池所需的土地數量,減少對環境的影響。

伯克利實驗室的「太陽傘」,是一種光熱平板裝置。該平板一面能選擇性地吸收太陽能,另一面可以集中釋放太陽光中的中紅外波段能量。

它們建造水面上方一英尺處,將入射的太陽光從400到1500納米的波長,轉換為3000納米或更長的波長。

傳統蒸發池中,入射的陽光被全部吸收,整體水溫得以升高,進行蒸發。加蓋伯克利實驗室研發的「太陽傘」後,攝入水中的陽光可轉換成中紅外波段輻射,只會加熱水面,深度100微米左右,從而增強蒸發率。

伯克利實驗室博士研究員阿肯沙·梅農(Akanksha Menon)解釋稱:「我們發現,水在中紅外波段的照射下,有很強的吸收能力,把所有的熱量保留在一個非常薄的層裡。」

傳統蒸發池和架設「太陽傘」蒸發池的對比。圖片來源:伯克利實驗室通過飽和食鹽溶液模擬實驗,伯克利實驗室的研究人員發現,加了「太陽傘」的蒸發池,蒸發率比普通蒸發池高出一倍。他們認為,通過優化熱設計,蒸發池的蒸發率可增加至160%。

這並不是科學家利用太陽能改善蒸發池的首次嘗試。為了最大限度加大工業池的表面蒸發能力,科學家們曾提議在蒸發池表面覆蓋像黑色海綿一樣的漂浮物,吸收陽光,集中熱量。

但梅農表示,使用這一方法的缺點是,隨著時間推移,汙染物會附著在漂浮物的表面,這不僅不能增強太陽光的吸收,還會反射太陽光,使漂浮物吸熱的性能急劇下降。

在蒸發池表面架設「太陽傘」,則可以避免出現類似的問題。

伯克利實驗室研究人員指出,這種「太陽傘」也可在海水淡化廠發揮作用。該研究團隊正考慮用聚合物或其它材料來製造這一設備,以進一步降低生產成本。

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