Новая солнечная система опреснения ускоряет получение пресной воды в семь раз

Учёные Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) разработали технологию, позволяющую получать питьевую воду из морской исключительно за счёт энергии солнца — без подключения к электросетям и использования внешних источников питания. Разработка может стать практическим решением для регионов с дефицитом пресной воды, в том числе для удалённых островов и развивающихся стран.

Исследовательскую группу возглавил профессор Джи-Хён Чан из Школы энергетической и химической инженерии UNIST. В основе технологии — солнечный испаритель нового типа, изготовленный на базе тройного оксидного материала. Устройство нагревает морскую воду под воздействием солнечного излучения, после чего образующийся пар конденсируется и превращается в чистую питьевую воду.

Экспериментальные испытания показали, что установка площадью 1 квадратный метр способна производить около 4,1 литра пресной воды в час. Это почти в семь раз превышает скорость естественного испарения морской воды и, по данным авторов работы, является одним из самых высоких показателей для оксидных солнечных испарителей на сегодняшний день.

Результаты исследования опубликованы 16 декабря в научном журнале Advanced Materials. Работа посвящена созданию масштабируемого солнечного испарителя на основе оксидов меди, марганца и хрома с повышенной устойчивостью к загрязнённой морской воде.

Ключевым элементом технологии стал новый фототермический материал — вещества этого типа поглощают солнечный свет и эффективно преобразуют его в тепло. Учёные модифицировали коррозионно-стойкий марганцевый оксид, частично заменив марганец медью и хромом. С помощью так называемой инженерии запрещённой зоны (bandgap engineering) им удалось добиться поглощения 97,2% солнечного спектра — от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазона.

В отличие от традиционных оксидных материалов, которые эффективно работают лишь в видимой части спектра, новый материал улавливает практически всё солнечное излучение. Это позволило повысить температуру поверхности испарителя до 80°C — заметно выше, чем у ранее разработанных аналогов на основе марганцевых оксидов.

Отдельное внимание в проекте уделено проблеме солеотложений, которая часто ограничивает срок службы солнечных опреснительных установок. Конструкция испарителя выполнена в форме перевёрнутой буквы U и сочетает фототермическое покрытие, капиллярные волокнистые материалы и гидрофобную полиэфирную ткань. Такая архитектура обеспечивает эффективный приток воды и одновременно отвод солевых ионов, предотвращая накопление соли на рабочей поверхности.

По словам профессора Чана, сочетание расширенного диапазона поглощения света, высокой фототермической эффективности и устойчивости к засолению делает разработку пригодной для практического применения. Учёные подчёркивают, что технология изначально проектировалась с учётом масштабирования и может быть адаптирована для реальных условий эксплуатации.

Разработка UNIST рассматривается как перспективное направление в сфере децентрализованного водоснабжения и устойчивых технологий опреснения, особенно в регионах, где доступ к электроэнергии ограничен, а дефицит пресной воды становится всё более острым.