햇빛을 담수로 바꾸다
HelioVap의 중심에는 햇빛을 국소화된 열로 바꾸어 물을 효율적으로 증발시키도록 설계된 자체 태양광 증발 플랫폼이 있습니다.
물 전체를 데우는 대신, 저희 방식은 증발이 일어나는 물과 공기의 계면에 태양에너지를 집중시킵니다.
탄화붕소 기반 플랫폼
탄화붕소(B₄C) 기반의 다공성 소재가 현재 HelioVap 태양광 증발 플랫폼의 중심을 이룹니다.
- 01햇빛 포착
- 02열 국소화
- 03물 공급
- 04염분 관리
- 05담수 회수
햇빛 포착
광대역 태양광 흡수
다공성 광흡수 복합소재가 좁은 대역이 아니라 태양 스펙트럼 전반에서 에너지를 받아들입니다. 많은 흡수체가 열화되는 염수 조건에서도 견딥니다.
열 국소화
증발이 일어나는 곳에 열을
에너지는 상변화가 일어나는 얇은 열층에 집중됩니다. 다공 구조는 증발이 진행되는 동안 원수를 그 층으로 되돌려 보냅니다.
담수 회수
수증기에서 쓸 수 있는 담수로
수증기는 더 차가운 투명 표면에 닿아 응축됩니다. 응축수는 원수와 분리되어 흘러 나갑니다. 증발한 양과 회수한 양의 격차를 좁히는 것이 현재의 공학적 최우선 과제입니다.
소재가 해내야 하는 일
네 가지 요건을 동시에.
하나씩 떼어 놓으면 어려운 것은 없습니다. 공학적 난점은 하나의 구조로 네 가지를 동시에 만족시키는 데 있습니다. 어느 하나를 개선하면 대개 다른 하나를 잃기 때문입니다.
- 01
넓게 흡수할 것
햇빛은 넓은 스펙트럼에 걸쳐 도달합니다. 좁은 대역에 맞춘 흡수체는 그 대부분을 버리므로, 복합소재는 특정 파장이 아니라 자외선부터 근적외선까지의 에너지를 받아들여야 합니다.
- 02
열을 표면에 붙들 것
물 덩어리로 퍼진 에너지는 증발하지 않는 물을 데울 뿐입니다. 구조는 온도 기울기를 계면의 얇은 층 안에 두고 아래의 물과 단열해야 합니다.
- 03
표면에 물을 계속 댈 것
표면이 마르는 순간 증발은 멈춥니다. 다공 구조는 물이 빠져나가는 속도 이상으로 물을 위로 끌어올리면서도, 열을 물 덩어리로 되돌리는 통로가 되어서는 안 됩니다.
- 04
염분을 견딜 것
증발하는 1리터마다 용존 고형물이 남습니다. 표면은 염분을 원수로 되돌리거나 그 위에 결정화되는 것을 견뎌야 하며, 그것도 하루가 아니라 여러 달 단위로 그래야 합니다.
이 수치를 측정한 방법
하나의 숫자가 말해 주는 것과 말해 주지 않는 것.
2.8 kg·m⁻²·h⁻¹ 은 질량 감소 측정값입니다. 시료를 태양광 시뮬레이터로 1 sun 조사 아래 두고 시간에 따라 잃은 물을 저울로 잽니다. 실험실 조건에서 증발면에 있는 소재를 기술하는 값입니다.
시스템 산출량이 아닙니다. 그 수증기 가운데 얼마가 응축면에 닿는지, 얼마가 원수로 되돌아가는지, 겨울의 흐린 오후에 모듈이 무엇을 만들어 내는지에 대해서는 아무것도 말하지 않습니다.
저희가 측정한 값이기에 공개하며, 그것이 무엇인지 있는 그대로 적습니다. 공개된 문헌이 평면 이론 상한을 넘는 속도를 보고하는 부분에 대해서는 과학적 배경 페이지에서 그 기전을 설명합니다.
모사 1 sun 조사 조건에서
실험실 증발 성능입니다. 시스템 수준의 담수 회수량은 시스템 설계, 운전 조건, 응축과 물 회수 효율에 따라 달라집니다.
측정된 값은 증발면에서 2.8 kg·m⁻²·h⁻¹ 입니다. 일간 수치는 그 속도를 10시간 조사에 대해 환산한 값이며, 하루 전체를 측정한 값이 아닙니다.
미해결
앞에 놓인 문제들.
회수 효율
증발한 양과 회수한 양의 차이는 시스템 안에서 가장 큰 단일 손실입니다. 이를 좁히는 것이 현재의 공학적 우선 과제이며, 좁혀지기 전까지 담수 산출 수치는 아무 의미가 없습니다.
장기간의 염분 거동
짧은 시험으로는 한 계절을 보낸 표면이 어떤 상태인지 거의 알 수 없습니다. 장기 염수 노출이 중요한 시험이며, 가장 오래 걸리는 시험이기도 합니다.
실외와 실험실
바람, 습도, 외기 온도는 실외 성능을 양방향으로 크게 바꿉니다. 통제된 실내 수치는 출발점이지 예측이 아닙니다.