摘要：一个工程师团队开发了一个可以改变淡化实践的系统，使过程更适合适应性，弹性和便宜。新系统由阳光提供动力，并采用创造性的方法来加热水以进行延长的水生产 - 有和没有阳光。...

据世界资源研究所称，新鲜的饮用水是一种至关重要但有限的资源，只会在未来几年内变得稀缺。淡化是从水中去除盐的过程，是一种用于增加淡水供应的既定方法，尤其是在沿海地区。但是，当前的脱盐系统取决于容易产生结垢和降解的大规模集中基础设施和过滤膜。

赖斯大学工程师团队已经开发了一种可以改变淡化实践的系统，从而使过程更加适应性，有弹性和便宜。在发表在一项研究中的新系统大自然水，旨在由阳光提供动力，并使用一种创造性的方法来加热恢复以进行延长的水生产 - 有和没有阳光。与常规系统相反，该设置由不可核能的材料制成，可以处理高含量的盐水。

赖斯和国家科学基金会电气和计算机工程学的博士生研究方法研究方法，以提高轻驱动脱盐的效率。 “我们想专注于分散的模块化海水淡化系统。”

热海水淡化需要蒸发和凝结的周期：随着水的蒸发，盐和其他杂质等固体也被留在后面；同时，水蒸气冷却并凝结成淡水。蒸发用力用能克服表征水相中水的分子间力，并随着蒸气变成液体而释放能量。为了使热淡化系统高效，必须回收和重复使用液体和蒸气之间产生的能量。

这项称为太阳热谐振能量交换或进道的新技术利用从摆和电路等共振系统的物理学的见解来利用水流和气流。在谐振系统中，能量在重复周期中自然振荡在不同形式之间，在特定的“谐振”频率下最有效地做到这一点。

Reed doerd不是在磁场和电场之间在磁场和电场之间来回弹跳，而不是像在调谐电路中一样在电势和动力学之间交替交替，而是在保存两种反流液之间交换的能量：一流的加热盐水和空气流。正确调整时，热量以谐振模式在这两个流之间振荡，即使太阳在云或地平线后面撤退时，也可以有效地存储和转移热能。由于这种独立的“共振能量转移”，Rewed不需要外部储能技术，这增加了整个系统的成本和维护负担。

Schmid说：“我们的主要创新是利用电气工程和振荡器物理学的见解来告知系统内部流量的调整，以全天与太阳的变化能力相匹配。” “以前从未完成过这种光的流控制。”

赖斯（Rice）应用物理学研究生课程的研究生Aleida Machorro-tiz，与Schmid一起研究的第一作者说，该系统“全天候稳健，最少的维护”。

该系统在德克萨斯州圣马科斯进行了测试，其原型形式每小时生产高达0.75升的饮用水。该团队还使用来自美国各地不同地点的太阳强度概况进行了一系列模拟 - 从俄勒冈州的多云波特兰到新墨西哥州的阳光明媚的阿尔伯克基。总体而言，在代表性一周中，使用静态流速的水效率优于静态流速77％。

Machorro-Ortiz说：“这支持了以下想法：尽管系统从淡水总产出方面受益于阳光明媚的位置，但实现高能量到水的效率并不取决于高太阳强度。”

大多数海水淡化植物都使用反渗透技术（RO）技术，由于基于膜的限制，无法有效治疗高含水。从海水中的RO淡水回收率为35-50％，其余的通常被丢弃为高盐水。同时，Rewed能够处理高盐度，而没有显着降低水生产或质量。

Streed还用更简单的东西代替了许多海水淡化系统中发现的精致膜。该团队代替了由膜分开的更传统的两液通道设计，使用了一个加热的污染或咸水的通道，以及一个带有水蒸气的空气通道。然后，蒸气在水上热交换器中冷凝，将污染物留在后面。

赖斯（Rice）电气和计算机工程助理教授，研究的相应作者Alessandro Alabastri说：“该系统更强大，因为我们没有任何污垢或破裂的膜。” “我们故意使用耐用的低维护材料来使系统易于扩展和访问。”

Naomi Halas，大学教授和Stanley C. Moore电气和计算机工程学教授，也是与Alabastri一起研究的对应作者。其他作者是稻草研究生Qian Ye； Pratiksha Dongare，前大米教师和SLB的高级物理学家；以及赖斯（Rice）物理和天文学的Wiess主席，电气和计算机工程和材料科学和纳米工程学教授彼得·诺德兰德（Peter Nordlander）。

这项研究得到了国家科学基金会（1842494），墨西哥国家科学技术委员会（2021-000014-0141EXTF-00140），罗伯特·A·韦尔奇基金会（C-1220和C-1222和C-1222）和能源部的太阳脱水奖。这里的内容仅是作者的责任，并不一定代表资助组织和机构的官方观点。