Thủ thuật này giúp ngăn chặn các thành phần của thiết bị chạm vào nước mặn. Thay vào đó, một nắp vật liệu hấp thụ ánh sáng nằm bên trên một chậu nước đầy một phần, hấp thụ ánh sáng mặt trời và tỏa năng lượng đó đến chất lỏng bên dưới. Điều đó làm bay hơi nước để tạo ra hơi tinh khiết, có thể ngưng tụ thành nước ngọt để giúp đáp ứng nhu cầu của một thế giới nơi hàng tỷ người thiếu nước uống an toàn (SN: 18/8/18, trang 14).

Thiết lập này đánh dấu một sự cải tiến so với các thiết bị khử mặn chạy bằng năng lượng mặt trời khác, nơi các vật liệu hấp thụ ánh nắng mặt trời nổi trên mặt nước mặn (SN: 8/20/16, trang 22). Trong các thiết bị đó, muối và các chất gây ô nhiễm khác bị bỏ lại trong quá trình bay hơi có thể làm giảm khả năng của vật liệu để hấp thụ ánh sáng mặt trời. Có nước tiếp xúc với vật liệu cũng giúp vật liệu không bị nóng hơn khoảng 100°C hoặc tạo ra hơi nước trên nhiệt độ đó. Điều đó giới hạn khả năng của công nghệ để tinh chế sản phẩm cuối cùng; tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh thường cần nhiệt độ ít nhất 121°C.

Trong thiết bị mới, được mô tả trực tuyến vào ngày 11 tháng 12 trên tạp chí Nature Communications, sự tách biệt giữa nắp hấp thụ ánh sáng và bề mặt Water giúp giữ nắp sạch và cho phép nó tạo ra hơi nóng hơn hàng chục độ so với điểm sôi của nước.

Nắp bao gồm ba thành phần chính: một lớp trên cùng được làm bằng hỗn hợp gốm kim loại hấp thụ ánh nắng mặt trời, một tấm bọt carbon và một lớp nhôm dưới cùng. Nhiệt lan truyền từ lớp hấp thụ ánh sáng mặt trời sang nhôm, từ đó năng lượng nhiệt tỏa ra nước bên dưới. Khi nhiệt độ nước chạm khoảng 100°C, hơi nước được tạo ra. Hơi nước bốc lên qua các lỗ trên nhôm và chảy qua lớp carbon giữa của nắp, làm nóng hơn trên đường đi, cho đến khi nó được giải phóng trong một dòng duy nhất ra bên cạnh nắp. Ở đó, nó có thể được chụp và cô đọng.

Tạo ra hơi nước quá nhiệt theo cách này, mà không có sự tích tụ nào, là một ý tưởng rất sáng tạo, theo ông Zhu Zhu, một nhà khoa học vật liệu tại Đại học Nam Kinh, Trung Quốc, không tham gia vào công việc.

Dưới một chiếc đèn bắt chước ánh sáng mặt trời tự nhiên trong phòng thí nghiệm, thiết bị đã làm bay hơi 100 gram nước muối mà không có bất kỳ muối nào thu thập ở mặt dưới của nắp. Các tinh thể muối hình thành ở đáy lưu vực dễ dàng bị cuốn trôi. Trong các thí nghiệm vào tháng 10 trên sân thượng ở Cambridge, Mass., Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một chiếc gương cong để tập trung ánh sáng mặt trời tới lớp hấp thụ ánh sáng của thiết bị để tạo ra hơi nước nóng hơn 146°C.

Đồng tác giả Thomas Cooper, một kỹ sư cơ khí tại Đại học York ở Toronto cho biết, khi bạn có thể sử dụng nhiệt độ này, bạn có thể sử dụng hơi nước cho những việc như khử trùng, nấu ăn, làm sạch, cho các quy trình công nghiệp. Một thiết bị có diện tích 1 mét vuông có thể tạo ra 2,5 lít nước ngọt mỗi ngày ở các khu vực nhiều nắng như đông nam Hoa Kỳ, và ít nhất một nửa ở các khu vực xa xôi như New England, Cooper ước tính.

Công nghệ chạy bằng năng lượng mặt trời này cũng có thể cung cấp một giải pháp thay thế hoàn toàn cho việc thẩm thấu ngược, một quá trình lọc nước liên quan đến việc đẩy nước biển qua màng lọc muối (SN: 9/15/18, trang 10). Qiaoqiang Gan, một kỹ sư tại Đại học Buffalo, New York, cho biết, thẩm thấu ngược, chạy bằng điện, là một công nghệ đói năng lượng. Đối với các khu vực hạn chế về tài nguyên, vùng sâu vùng xa hoặc những người sống trên các đảo nhỏ, [thiết bị mới] này có thể là một lựa chọn rất tốt để họ giải quyết nhu cầu nước ngọt của họ. Nhưng các nhà nghiên cứu vẫn cần điều tra mức giá hợp lý của phiên bản thương mại này. Thiết bị sẽ là, Gan nói