1.2. Ứng dụng chất lỏng chứa hạt nano trong hấp thụ năng lượng mặt trời
1.2.4. Hệ chưng cất năng lượng mặt trời
Nhu cầu nước sạch tăng mạnh do sự gia tăng dân số và sự ơ nhiễm nguồn nước. Theo tổ chức Sức khỏe thế giới WHO, gần 2,8 tỉ người (khoảng 40% dân số thế giới) đang khơng được tiếp cận với nước sạch để uống và các nguồn bệnh lây truyền từ nước chiếm tới 90% các loại bệnh lây truyền ở các nước đang phát triển [43]. Ở các vùng khơ hạn trên thế giới, việc cung cấp nước sạch càng trở lên khĩ khăn hơn. Trong những vùng này, cĩ thể sử dụng các hệ chưng cất năng lượng mặt trời để giải quyết một phần bài tốn nước sạch.
Nước bẩn hay nước mặn từ thùng chứa được đưa vào khay phía dưới và được đun nĩng bởi sự hấp thụ bức xạ mặt trời của mặt đáy và nhờ hiệu ứng nhà kính nên nhiệt độ dưới tấm kính tăng cao. Bề mặt đáy được sơn đen để tăng hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời. Khi nhiệt độ tăng, các phân tử nước chuyển động mạnh hơn (chuyển động nhiệt) và chúng cĩ thể tách ra khỏi mặt thống với số lượng tăng dần theo nhiệt độ. Chuyển động đối lưu của lớp khơng khí phía trên mặt thống mang theo các phân tử nước này và ta cĩ quá trình bay hơi. Dịng khơng khí bốc lên chứa đầy hơi ẩm gặp tấm kính phía trên cĩ nhiệt độ thấp hơn (do kính tiếp xúc khơng khí bên ngồi) nên hơi nước ngưng tụ lại và chảy xuống máng ở gĩc dưới rồi theo ống dẫn chảy xuống bình chứa nước sạch. Lượng nước chưng cất được trong ngày trên một đơn vị diện tích phụ thuộc vào các yếu tố như: cấu tạo của thiết bị, cường độ bức xạ tổng trong ngày cũng như hướng của tia nắng chiếu tới mặt đáy, tốc độ giĩ, nhiệt độ nước cấp vào, nhiệt độ mơi trường.
Hình 1.19. Sơ đồ thí nghiệm thiết bị chưng cất năng lượng mặt trời sử dụng
chất lỏng nano
Máy chưng cất năng lượng mặt trời cĩ ưu điểm là khơng phát ra khí nhà kính trong quá trình sản xuất nước sạch. Nhiều nhà nghiên cứu vẫn đang cố gắng dùng các phương pháp khác nhau để cải thiện sản phẩm máy chưng cất năng lượng mặt trời này. Nhĩm Gnanadason [44] nghiên cứu cho thấy sử dụng chất lỏng nano sẽ tăng năng suất của máy chưng cất năng lượng mặt trời. Sơ đồ thí nghiệm như Hình 1.19. Họ nghiên cứu sự thay đổi hiệu suất khi cho thêm ống nano các bon (CNTs) vào nước trong các chậu của máy chưng cất năng lượng mặt trời. Kết quả của họ cho thấy khi pha thêm các hạt nano các bon sẽ làm tăng hiệu suất thêm 50%. Tuy nhiên họ khơng nĩi rõ lượng nano cacbon được pha thêm trong hệ máy chưng cất năng lượng mặt trời là bao nhiêu. Vấn đề kinh tế cũng cần được xem xét khi sử dụng chất lỏng nano trong các máy chưng cất năng lượng mặt trời. Nhĩm của Nijmeh [45] thấy rằng việc thêm các thuốc nhộm tím vào nước trong các máy chưng cất năng lượng mặt trời cũng giúp làm tăng hiệu suất lên 29%. Trong khi chất lỏng nano (nhất là CNTs) đắt hơn so với thuốc nhuộm, vì vậy đây là một rào cản khi sử dụng chất lỏng nano vào các máy chưng cất năng lượng mặt trời. Với cách sử dụng chất lỏng nano trong các máy chưng cất năng lượng mặt trời thì chất lỏng nano khơng chảy trong các ống kín nên chúng khơng thể thu hồi lại được