“水，水，到處都是，沒有一滴可以喝。”您可能聽過這句詩的變體，出自 1798 年的詩《古水手之歌》，哀嘆海水儘管豐富，卻無法消耗。

缺乏清潔飲用水是全球性問題，但低成本、可攜式海水淡化裝置供電太陽能達爾豪斯大學研究人員開發的技術可以幫助對抗缺水在發展中國家或偏遠地區。

最近，關於既可以淡化海水又可以產生熱電的浮動太陽能蒸餾器的測試結果發表在科學。

Dal 團隊的設備之所以獨一無二，有很多因素，但其中最關鍵的是，其設計中心的組件比貴金屬製成的競爭設備要簡陋得多。秘密成分：廢舊輪胎。

太陽能蒸餾器的想法源於耐火等離子體激元學，該領域旨在開發熱穩定和化學穩定的奈米材料，可以在惡劣條件下以特殊方式操縱光。

「耐火等離子體奈米材料非常擅長捕獲光並將光轉化為熱能，」化學副教授兼基拉姆紀念主席 Mita Dasog 博士說，他的研究小組正在探索這項技術的潛在應用。

Dasog 博士與博士後研究員 Matthew Margeson 博士 (Ph.D.'24) 和前本科生實驗室成員 Mark Atwood (BSc'23) 是這篇論文的主要作者。

作為一名博士。學生 Margeson 博士構思並開發了浮動蒸餾器原型，旨在克服先前設計所面臨的挑戰，例如最大限度地減少熱損失、防止鹽積聚以及承受風、波浪和不斷變化的天氣條件。

將設備放入水中後，幾乎可以立即看到結果。芯吸系統將海水帶到設備的泡沫表面，在那裡被太陽能加熱的等離子材料蒸發。留下鹽後，水在設備頂部的透明塑膠圓頂上重新凝結，並從側面流到密封袋中。

在哈利法克斯港進行的實際測試結果顯示，日產水量高達 3.67 公升，這是被動式浮動太陽能蒸餾器的破記錄。這款蒸餾器可以同時對水進行淡化、消毒和去污，每公升的成本不到一美分，使其具有令人難以置信的成本效益。

「最大限度地利用陽光意味著我們的等離子體太陽能蒸餾器可以產生大量的水，同時保持簡單的設計，」馬格森博士說。“在現實世界中展示蒸餾器的有效性並證明這種類型的設備有潛力將淡水帶到急需的地方，真是令人興奮。”

該設備還可以進行改造以產生少量的熱電。Dasog 和 Margeson 設想足以運行船上水質感測器。

變垃圾為寶

最常用的等離子體材料是金和銀等貴金屬，它們性能高性能但價格昂貴。為了讓太陽能在發展中國家廣泛使用，它需要使用地球上儲量豐富且不會影響性能的材料來製造。

「我們不應該製造昂貴或非常複雜的設備，」達索格博士說。“它必須易於製造，使用壽命長，並且易於拆卸和移動。”

一種稱為熱解的過程，涉及在沒有氧氣的情況下在高溫下加熱碳廢物，產生熱解炭，可以將其納入等離子體碳化鈦中，有效地替代昂貴的貴金屬。在漂浮式海水淡化裝置中，該材料的一層薄如紙的材料位於設備的泡沫表面上，使其遠離寒冷的海水，並有助於最大限度地實現熱量定位。

採購和測試了不同類型的碳廢物，包括咖啡渣、龍蝦殼和樺木殘渣，其中輪胎橡膠表現最佳，正如最近的另一篇研究論文所詳細介紹的那樣。

鑑於輪胎不可生物降解，在垃圾掩埋場需要數百年才能分解，並且在世界各地供應充足，因此它們代表了獨特的升級回收機會。

達索格博士補充說：“這項研究將廢棄輪胎轉變為海水淡化裝置的重要組成部分，與循環經濟月的主題完美契合。”

應對水資源短缺

明年夏天，研究人員計劃在南亞進行進一步測試，希望最終該設備能夠在全世界使用。

今年稍早在加拿大水務高峰會上獲得新興領袖獎提名的 Dasog 博士表示，無論是因為戰爭還是氣候變化，被迫從一個地方搬到另一個地方的社區都在努力獲取資源，因此便攜式設備可以生成乾淨的飲用水來自海洋的可能提供生命線。

「水是生存的基本需求，因此我們希望能夠幫助這些社區，」達索格博士說。