研究人员发现，一种创新的太阳能装置有望彻底改变我们应对日益严峻的水资源和能源挑战的方式。这是一种漂浮式光伏装置，能够将受污染的水和海水转化为安全的饮用水和清洁的氢燃料，从而净化水质并生产氢能。这难道不令人惊叹吗？
剑桥大学的研究人员开发了一种受光合作用启发的混合装置，光合作用是植物将阳光转化为养分的过程。与依赖清洁水产生绿色氢气的“人造叶片”不同，这种原型装置用途更加广泛。事实上，科学家们已成功地在剑桥市中心的剑河水体上进行了测试，结果令人鼓舞。
该装置的创新之处在于它能够将太阳能燃料生产与水净化相结合。来自剑桥大学优素福·哈米德化学系的共同第一作者查农·蓬伦格罗博士和阿里芬·穆罕默德·安努尔解释说，太阳能水分解是将水分解成氢气和氧气的方法，通常需要使用纯水。否则，污染物可能会损坏催化剂或引发不良的化学反应。
据该研究的共同作者之一阿里芬·穆罕默德·安努亚尔 (Ariffin Mohamad Annuar) 介绍，该设计不仅简单，而且在净化多种来源的水方面也非常有效。
“在偏远或发展中地区，清洁水相对稀缺，而且水净化所需的基础设施也不容易获得，因此水分解极其困难。一种能够利用受污染水的装置可以同时解决两个问题：它可以分解水来制造清洁燃料，还可以制造清洁饮用水，”阿里芬·穆罕默德说。
根据这项研究，该设备表现出了卓越的耐久性，在海水和污水中平稳可靠地运行了超过 154 小时（约 6 天半）。
Chanon Pornrungroj博士说：“它对污染物的耐受性极强，而且其漂浮式设计使得底材即使在非常浑浊或泥泞的水中也能发挥作用。这是一个用途非常广泛的系统。”
“利用光能制造太阳能燃料的过程只使用了太阳光谱的一小部分——还有很多光谱没有被利用，”穆罕默德·安努尔说。
埃尔温·雷斯纳教授解释说：“气候危机与污染和健康问题密切相关，如果能找到一种可以帮助解决这两个问题的方法，将对很多人来说意义重大。”
埃尔文·赖斯纳教授提醒说，尽管该设备仍处于开发的早期阶段，但它显示出巨大的前景。
另请参阅：《氢能时代：展望即将到来的美国能源转型》
流程
在漂浮式太阳能蒸汽发生器上安装了紫外线吸收板，使其能够利用太阳能净化受污染或含盐的水，并产生绿色氢气。
该仪器包含一个纳米级结构的碳网，其中含有光催化剂。这种创新的网能有效吸收光和热，产生氢气生成所需的水蒸气。
此外，它还具有出色的防水处理效果，使其能够毫不费力地漂浮，同时保护其最佳功能，免受任何潜在污染物的侵害。
一项令人瞩目的突破在于其对太阳光谱的有效利用。通过在顶部添加紫外线吸收层，该装置能够产生氢气，而其余的太阳光谱则被引导至底部，用于蒸发水进行净化。这种独特的双重过程高度模拟了真实叶片的功能，将氢气产生与蒸腾作用无缝结合。
潜在用途
浮动光伏装置利用清洁水和氢能可以帮助解决全球能源和水问题。
许多人使用有害燃料烹饪，每年导致超过三百万人死亡。这款设备有望解决这个问题，而使用氢气烹饪是一种更安全的选择。
该设备的离网功能使其在资源匮乏地区具有极高的价值。考虑到全球约有2亿人无法获得清洁饮用水，另有775亿人生活在没有电力的环境中，该设备的优势尤为突出。
团队对他们设计的简洁高效的设备充满信心，认为它能够适应各种水源。该设备不仅能有效处理污染物，还能出色地处理水，不受水体浑浊度的影响。
领导这项研究的 Erwin Reisner 教授表示，目前的装置仅仅是一个开始。然而，这些类型的解决方案对于打造可持续的未来绝对必不可少，同时解决气候变化、污染和健康问题等紧迫问题。
