全由陽光驅動,浮動污水處理裝置產綠氫又有飲用水

作者 | 發布日期 2023 年 11 月 20 日 11:15 | 分類 太陽能 , 環境科學 , 生態保育 line share follow us in feedly line share
全由陽光驅動,浮動污水處理裝置產綠氫又有飲用水


英國研發的污水處理裝置,完全由太陽能驅動,可以在污水或是受污染的海面上漂啊漂,然後將水轉化成氫燃料跟飲用水,由於適用於任何開放水源且不需要外部電源,有助於任何資源有限或偏鄉地方。

該設備採用的技術為光催化水分解,用陽光直接將水轉化為氫氣在儲存起來,聽起來很棒,但這種技術通常需要相當純淨的水,以及大面積土地建置工廠,還會產生無法利用的廢熱,有鑑於水資源相當寶貴,如果光催化裝置可以在河流、海洋、水庫或工業廢水運作,那就更好了。

因此英國劍橋大學的研究人員受到光合作用過程的啟發,打造新的太陽能水處理設備,不僅能從污染水或海洋產生乾淨氫燃料外,還會產出飲用水。

主要作者 Chanon Pornrungroj 表示,團隊將燃料生產、水生產整合進同一設備,過程相當棘手,以日照讓水分子分解為氫氣和氧氣,往往需要使用相當乾淨的水,任何污染物都會污染催化劑或導致不必要的化學反應;研究合作作者 Ariffin Mohamad Annuar 也表示,而在偏遠或開發中地區,乾淨水資源的重要性更不言而喻,傳統水處理也需要昂貴的基礎設施。

因此團隊的新方案,便是將吸收紫外線的光催化劑沉積在吸收紅外線的奈米結構碳網上,打造良好的光和熱吸收劑,用產生水蒸氣讓光催化劑來製造氫氣,系統中還有經過防水處理的多孔碳網,可以讓光催化劑漂浮並遠離下方的水,這樣一來污染物就不會干擾光催化與水處理系統。

Annuar 指出,傳統光催化分解水只會用到日照光譜的一區域,我們還可以善加利用更多光譜區域。研究人員最後在浮動裝置頂部使用白色的紫外線吸收層,並透過水分解產生氫氣,而太陽光譜中的其餘光會照到設備底部負責來蒸發水。

Pornrungroj 表示,透過這種方式,我們可以利用更多的光線,用蒸汽來生產氫氣。

研究人員也以開放水源測試設備,包括來自康河的水和造紙工業的污濁廢水,在人造海水測試中,154 小時後該設備仍維持 80% 初始性能。研究人員表示,由於光催化劑與水源中的污染物隔離,並且保持相對乾燥,因此裝置可以保持運作穩定性。

Pornrungroj 指出,設備非常耐污染物,浮動設計也允許基材在非常渾濁或泥濘的水中運作,他們的設備有潛力解決永續發展和循環經濟問題。通訊作者 Erwin Reisner表示,我們的設備仍然在原理證明階段,但如果我們要發展真正的循環經濟和朝向永續未來,這些都是我們需要的解決方案。

(首圖來源:劍橋大學