نمک زدایی آب با استفاده از سامانه های تولید بخار خورشیدی برپایه لایه فوتوترمال گرافیتی

انرژی خورشیدی یک منبع تجدید پذیر بوده که به میزان فراوان موجود است و می تواند بسیاری از معضلات کمبود انرژی را برطرف کند. به منظور استفاده از انرژی خورشید برای نمک زدایی آب و تولید بخار باکیفیت بالا یکی از ساختارهای پیشنهادی ارزان قیمت که قابلیت تجاری شدن را دارد، سامانه های تولید بخار خورشیدی شناور بر روی آب است. در این سامانه، آب به صورت کنترل شده به سطح سامانه منتقل شده و با استفاده از گرمای تولیدشده در لایه جاذب نور به بخار تبدیل می گردد. مطالعات نشان می دهد چهار چالش اصلی در سامانه های تولید بخار خورشیدی وجود دارد که باید در تحقیقات برطرف گردد. این چالش ها شامل مدیریت و جلوگیری از اتلاف های حرارتی، استحکام و پایداری ساختار، مدیریت و انتقال آب درون ساختار، جذب نور و تبدیل نور به گرما است.

در این مقاله سامانه های تولید بخار خورشیدی چندلایه شناور ساخته شده است که در آن ها از فوم پلی یورتان تخلخل بسته به عنوان لایه عایق حرارتی و زیرلایه اصلی، نمد به عنوان لایه انتقال دهنده آب و مواد فوتوترمال مختلف شامل گرافیت، طلا و مخلوط گرافیت و طلا به عنوان لایه جاذب نور برای تولید بخار باکیفیت بالا استفاده شده است. همچنین به منظور تعیین نرخ تبخیر آب و راندمان سامانه ها، میزان تغییرات جرم آب و دمای سامانه اندازه گیری شده است.

نتایج به دست آمده نشان می دهد در بین سامانه های تولید بخار خورشیدی موردمطالعه، در بهینه ترین حالت سامانه ساخته شده از جاذب مخلوط گرافیت و طلا قادر به تولید بخار با نرخ kg.m-2.h-1 1/257  است. این نرخ معادل باراندمان حدودا 82 % است. همچنین نتایج آزمایش پایداری نشان داد که تغییرات نرخ تبخیر بعد از 30 مرتبه تکرار ناچیز بوده و سامانه ساخته شده از پایداری خوبی برخوردار است. درنهایت عملکرد بهینه ترین سامانه در شرایط واقعی آب شور دریا بررسی شد. نتایج نشان داد که نرخ تبخیر   آب شور دریا به کمک سامانه تولید بخار خورشیدی با جاذب مخلوط گرافیت و طلا، kg.m-2.h-1 1/201 و راندمان آن 78/4 % است.