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意大利：馬蘭戈尼效應(yīng)助力太陽能海水淡化效能的提升
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　太陽能海水淡化是利用光熱作用蒸餾海水或苦咸水去除鹽分來獲得淡水的過程。太陽能海水淡化中，脫鹽設(shè)備組件內(nèi)容易形成鹽結(jié)晶。隨著時間的推移，這種堵塞現(xiàn)象會嚴(yán)重降低設(shè)備的產(chǎn)水性能。曾有研究提出利用具有抗堵塞特性的新型納米材料來解決這一問題。但是，這些新型材料成本高，很難實現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。意大利都靈理工大學(xué)（Politecnico di Torino）的研究人員聯(lián)合美國麻省理工學(xué)院（MIT）深入研究了鹽顆粒在脫鹽裝置中的傳輸機制，找到了能夠加速排鹽的關(guān)鍵馬蘭戈尼效應(yīng)（Marangoni effect）。當(dāng)兩相界面存在表面張力梯度時，便會發(fā)生馬蘭戈尼效應(yīng)，例如我們在搖晃紅酒杯時會觀察到杯壁形成“酒淚”就是由于該效應(yīng)的存在。在研究團隊的實驗中，海水和空氣之間的界面存在鹽濃度梯度，并由此產(chǎn)生表面張力梯度，其為溶劑和鹽份溶質(zhì)的移動提供了額外驅(qū)動力。沿該界面的表面張力梯度產(chǎn)生切向剪切力，形成滑移速度，驅(qū)動海水從低表面張力向高表面張力方向流動。
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　　研究團隊并基于此開發(fā)了具有優(yōu)化幾何結(jié)構(gòu)的多級被動式太陽能蒸餾器，可自發(fā)排鹽防止設(shè)備結(jié)晶堵塞，提升產(chǎn)水量。具體來講，他們設(shè)計調(diào)整了浸沒與海水中親水傳輸帶的寬度，優(yōu)化了傳輸帶上排鹽區(qū)域和蒸發(fā)區(qū)域的比例，最大程度地讓馬蘭戈尼效應(yīng)發(fā)揮作用，加速排出積累在蒸發(fā)層表面的鹽分，防止其堵塞進(jìn)水傳輸通道，保證進(jìn)水流速。其實驗顯示，基于馬蘭戈尼效應(yīng)的鹽去除過程要比自發(fā)擴散情況下快100倍。為了提升淡水產(chǎn)出效率，研究人員還利用理論模型設(shè)計了蒸餾反應(yīng)器蒸發(fā)層和冷凝層之間的最佳間隔寬度，同時用塑料材質(zhì)的隔片代替之前用于間隔蒸發(fā)層和冷凝層的疏水微孔膜，在不影響處理效果的前提下大大降低了設(shè)備的材料成本。此外，蒸發(fā)層和冷凝層之間的鋁板能夠收集冷凝時釋放的熱量，將其傳回到散熱板中持續(xù)為后續(xù)的脫鹽過程供能。
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　　都靈理工大學(xué)的研究團隊正對反應(yīng)器原型做進(jìn)一步的研究和優(yōu)化，希望把它做成材料低成本、技術(shù)靈活、設(shè)備性能長期穩(wěn)定的分散式太陽能海水淡化解決方案，實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。