دانشمندان دانشگاه رایس تکنولوژی انقلابی جدیدی را در استفاده از نانوذرات برای تولید مستقیم بخار آب از انرژی خورشید رونمایی کرده‌اند.
تولید بخار آب با استفاده از نور خورشید
دانشمندان دانشگاه رایس فناوری انقلابی جدیدی را در استفاده از نانوذرات برای تولید مستقیم بخار آب از انرژی خورشید رونمایی کرده‌اند. این روش جدید که در آزمایشگاه نانوفوتونیک دانشگاه رایس ابداع شده، بخار خورشیدی نامیده شده است. این روش به نحوی موثر است که حتی می‌توان از آب در حال انجماد نیز بخار تولید کرد.
بازدهی این فناوری ۲۴ درصد است، در حالی که صفحات فتوولتائیک به عنوان فناوری مرسوم، بازدهی انرژی در حدود ۱۵ درصد دارند. با این حال ابداع‌کنندگان بخار خورشیدی انتظار دارند که این فناوری جدید در اولین گام در تولید الکتریسته بکار نرفته و بجای آن در تصفیه و ضدعفونی کردن آب در کشورهای درحال توسعه استفاده شود.
نائومی هالاس رهبر این گروه تحقیقاتی آزمایشگاه نانوفوتونیک معتقد است که این فناوری فراتر از تولید الکتریسیته بوده و با ابداع آن انرژی گرمایی خورشیدی به نحوی کاملا متفاوتی بکار گرفته خواهد شد.
بازدهی بخار خورشیدی وابسته به نانوذرات جذب‌کننده نور خورشید است که آن را به گرما تبدیل می‌کنند. این ذرات با غوطه‌ور شدن در آب و قرار گرفتن در معرض نور خورشید به سرعت گرم شده و با تبخیر آب، بخار تولید می‌کنند. هالاس در این رایطه اذعان کرد که: «با اصلاح فناوری می‌توان بازده کلی انرژی را افزایش داد.» وی همچنین افزود: «ما در گرمایش آب مقیاس ماکرو را به مقیاس نانو تبدیل کرده‌ایم. این نانوذرات بسیار ریز که حتی از طول‌موج نور هم ریزترند، سطح تماس بسیار پایینی برای انتشار گرما دارند. این گرمایش تشدید یافته این امکان را فراهم می‌کند تا بخار حتی بصورت محلی روی سطح ذرات تشکیل شود.»
شگفت‌انگیز بودن این ایده با نمایش یک سیستم بخار خورشیدی توسط یکی از دانشجویان دانشگاه رایس، که در آن یک لوله آزمایش حاوی آب و نانوذرات فعال‌شده با نور درون مخلوط آب و یخ قرار گرفته بیشتر نمایان می‌شود. نیومان نشان داد با بکارگیری یک لنز و متمرکز کردن نور به آب درون لوله آزمایش که درجه حرارت آن نزدیک به نقطه انجماد است، می‌توان بخار آب تولید کرد.
ساکنان کشورهای در حال توسعه در میان اولین کسانی خواهند بود که فوائد بخار خورشیدی را مشاهده خواهند کرد. تعدادی از دانشجویان مهندسی در دانشگاه رایس اخیرا موفق به ساخت اتوکلاوی با سیستم بخار خورشیدی به عنوان منبع انرژی آن شده‌اند که قادر است تجهیزات پزشکی و دندان پزشکی را در زمان قطع برق استریل کند.
از دیگر کاربردهای بالقوه بخار خورشیدی می‌توان به سیستم‌های گرمایش و تهویه مطبوع هیبریدی اشاره کرد که با نور خورشید در طول روز و با جریان برق در طول شب کار می‌کنند. همچنین آزمایشات انجام شده توسط هالاس، نیومان و سایر همکاران‌شان روی برج تقطیر استفاده‌کننده از بخار خورشیدی حاکی از بازدهی دو و نیم برابری آن در مقایسه با برج‌های تقطیر موجود است.
این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی ACS Nano منتشر کرده‌اند.
