新技术利用纳米粒子直接将太阳能转换成蒸汽

美国莱斯大学的科学家们公布了一项革命性的新技术，其可利用纳米粒子直接将太阳能转换成蒸汽。该大学纳米光子学实验室开发的这种“太阳能蒸汽”新方法，甚至可从冰水产生蒸汽。技术细节公布在11月19日美国化学学会《纳米》杂志上。
 

该项技术拥有24％的综合能效。相比之下，光伏太阳能电池板的综合能效通常在15％左右。“太阳能蒸汽”法的认为，有了该项技术，人们将以全然不同的方式思考太阳能发电，但他们也预计，该新技术的次使用将不是为了发电，而是为了边远地区的卫生设施和水质净化。

“太阳能蒸汽”的效率主要基于将日光转换成热能的光激纳米粒子。当浸没在水中并暴露在阳光下时，纳米粒子急速升温，并即时将水蒸发产生蒸汽。研究人员表示，随着技术的不断改进，“太阳能蒸汽”的综合能效还将提高。

研究使用的纳米粒子非常小，甚至小于光波长，这意味着其具有非常小的散热表面。强烈加热将在局部，即纳米粒子的表面产生蒸汽。研究人员将装有含光激纳米粒子的水的试管浸入冰水中来演示“太阳能蒸汽”。结果表明，使用透镜将日光聚集在试管中的冰水混合物，几乎立刻就能产生蒸汽。

蒸汽是上常用的工业流体之一。大约90％的电力产自蒸汽，蒸汽也常用于医疗废物和手术器械的灭菌、蒸煮食物和净化水质。大多数工业用蒸汽产自大型锅炉，而“太阳能蒸汽”的功效在于，使蒸汽在更小的规模上变得更为经济。

莱斯大学的研究人员已研制出了一个能在缺电地区为医疗器械消毒的“太阳能蒸汽”高压锅。他们还赢得了比尔和梅林达·盖茨基金会“大挑战”项目的资助，准备为没有下水道或照明的地区研制一个超小规模的人体废物处理系统。

研究人员表示，“太阳能蒸汽”的显著特点是，其不需要数亩面积的聚光镜或太阳能电池板，演示用高压锅的光窗仅几平方厘米大小。“太阳能蒸汽”的另一个潜在用途是为空调及供暖系统等混合动力家电供电，这些家电白天将由日光供电，晚上则利用电网电力工作。

此外，研究人员还进行了蒸馏实验，他们发现“太阳能蒸汽”的效率要比现有蒸馏塔高出两倍半之多。
新技术利用纳米粒子直接将太阳能转换成蒸汽