无需将水煮沸即可产生蒸汽,只需添加阳光和纳米颗粒

普通的水、纳米颗粒和阳光的混合物可以在水根本没有沸腾的情况下将其转化为蒸汽。

今天,来看看纳米颗粒能做的令人大开眼界的神奇事情:德克萨斯州莱斯大学的研究人员团队已经展示了一种机制,他们可以通过将阳光聚焦在水和纳米颗粒的混合物上,在 几秒钟内产生蒸汽。这并非仅仅是为了降低沸点的人工方法;这种太阳能驱动的“锅炉”可以在水变得温热之前就产生蒸汽,而无需让整体水沸腾。

目前这项研究仍处于实验室阶段,研究人员尚不确定他们能将其推向多远。但可以轻松想象仅靠水和阳光运行的蒸汽发生器的可能性。

该技术通过将少量碳或金包覆的二氧化硅纳米颗粒(其直径仅为人发丝的十分之一)与水混合在玻璃容器中来工作。它们的小直径——小于可见光的波长——意味着它们可以吸收大部分光波的能量而不是散射它。因此,当阳光通过透镜聚焦在容器上时,颗粒会迅速变得非常热——足以使周围的水直接蒸发。

这会产生一个包裹着纳米颗粒的蒸汽泡,由于蒸汽的隔热作用,纳米颗粒被与较冷液体水隔离开,这使得它变得更热,蒸发了更多的周围水。在某个点,纳米颗粒及其蒸汽包会变得足够大而产生浮力,此时整个蒸汽泡——包括颗粒——会漂浮到表面。蒸汽释放到空气中,颗粒落回较冷的水中并下沉,直到它再次开始吸收阳光和热量,此时过程重新开始。

将此乘以混合物中纳米颗粒的数量,你就拥有了一种模拟沸腾,但它不需要整个锅的水在第一缕蒸汽冒出来之前就达到沸点。你可以将其视为一种微观管理沸腾过程的方式,特别是加热水的一部分(接触纳米颗粒的部分),而让其余的水保持凉爽。而且这些颗粒本身是完全耐用的——它们会不断吸收、加热、冷却、再吸收,无需更换。

太不可思议了,不是吗?这预示着太阳能光伏技术未来的有趣发展,但更具体地说,很容易看出廉价且丰富的蒸汽来源,即使体积很小,也可以用于从发电和供暖到降低水淡化等某些过程的能源密集度。正如 《华盛顿邮报》指出的,上一次有人想出一种廉价易行的方法来产生和利用丰富的蒸汽时,它彻底改变了世界。所以,就是这样。

华盛顿邮报

 

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