兼具綠能、燃料生產及淨水功能實踐循環經濟太陽能淨水裝置汙水變能源

THE MERIT TIMES

編譯／韋士塔 2023-12-30

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創新漂浮式裝置，可把汙水轉化為氫燃料或淨水。圖／新華社、法新社、網路

太陽能淨水裝置的靈感，來自光合作用。圖／新華社、法新社、網路

水資源短缺已成為重大危機。圖／新華社、法新社、網路

氫燃料是能源產業重要發展領域。圖／新華社、法新社、網路

編譯／韋士塔

劍橋大學的研究人員研發創新的浮動式裝置，可利用太陽能把受汙染的水或海水轉化為清潔的氫燃料和淨水。這種新裝置若廣泛應用，可有效緩解能源危機、水資源汙染及短缺問題。

研究人員指出，這種新型裝置適合在資源有限或無法連接電網的地區使用，因為它可在任何開放水域運作，且不需依賴外部電源。研究人員表示，開發這款太陽能浮動式淨水器的靈感來自光合作用，也就是植物把陽光轉化為能量的過程。

過去曾有科學家研發出「人造樹葉」，同樣是模擬植物光合作用，從乾淨的水源生產氫燃料；然而，劍橋大學研究團隊的新設備功能更先進，即使在受汙染的水源或海水運作，也能生產潔淨的飲用水。依據發表於《自然-水》（Nature Water）期刊的報告，研究人員在汙染嚴重的市區河水、海水進行測試，結果都相當理想。

參與這項研究的劍橋大學化學系研究員波恩朗格羅吉（Chanon Pornrungroj）表示：「成功製造出這款裝置，是技術方面的重大突破；把太陽能、燃料生產及淨水功能整合在同一個設備，是非常艱鉅的挑戰。利用太陽能驅動，把水分子分解成氫氣及氧氣，必須使用純淨的水，因為任何汙染物都可能產生有毒物質及不必要的化學反應。」

參與開發這款裝置的研究員安努爾（Ariffin Mohamad Annuar）表示：「在偏遠或發展中地區，潔淨水源相對稀缺，且不容易取得淨水所需的基礎設施。我們開發的裝置能在受汙染的水域中運作，同時解決兩大問題，既能分解水來製造清潔燃料，還能生產乾淨的飲用水。」

波恩朗格羅吉及安努爾的研究小組把光催化劑沉積在奈米結構的碳網上，碳網是光、熱的良好吸收體，能產生光催化劑，進而產生用於製氫的水蒸氣。

此外，碳網經過防水處理，能夠漂浮在水上，不會被汙染物影響淨水與生產能源的功能。

更令研究人員振奮的是，新型裝置大幅提升太陽能的使用效率。安努爾表示：「傳統的光驅動太陽能燃料製造流程，僅利用了太陽光譜的一小部分，研究團隊則在浮動裝置頂部使用白色的紫外線吸收層，並透過水分解來生產氫氣。太陽光譜中的其餘光則可傳輸到設備底部，用來把水蒸發。透過這種方式，我們充分利用光線，模仿葉子蒸騰過程。」

安努爾表示，這項裝置有助緩解全球能源及水資源危機。據世界衛生組織（WHO）數據，全球每年有300萬人死於「骯髒」燃料烹飪造成的室內空氣汙染，使用綠氫取代煤油等燃料，將可減少這個數字。此外，全球有18億人缺乏安全飲用水，這項設備的應用潛力極為龐大。

研究團隊表示，這項裝置的結構簡單，但功能強大，能在渾濁或泥濘的水中運作，是邁向永續及循環經濟的重要一步。

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