挪威浪费了大量的能源。工业产生的余热几乎没有被利用。

NTNU的研究人员一直在寻找解决这个问题的可能性。

“工业过程产生的余热是巨大的资源，”Kim Kristiansen说。他刚刚完成了博士学位，研究的是一项技术，可以利用一些目前被浪费掉的余热。

目前，工业过程产生的几乎所有热量都直接释放到空气或海洋中，而且我们说的不是小量。仅在挪威，工业每年就产生约20太瓦时的废热。

这个数字可能对你来说意义不大，但根据挪威水资源和能源局(NVE)的数据，这个数字相当于挪威所有家庭用电量总和的一半。换句话说，大约是整个供暖需求。

克里斯蒂安森是化学系PoreLab热力学研究小组的一员。学术导师Signe Kjelstrup和研究小组经理Øivind Wilhelmsen是这篇发表在《海水淡化》杂志上的文章的共同作者。

喝水是额外的奖励

这项技术还有另一个影响，可能与挪威不太相关，但在饮用水有限的国家可能会改变游戏规则。

克里斯蒂安森说:“这项技术不仅可以回收废热，还可以净化工业废水。”

在世界许多地方，饮用水正成为一种日益稀缺的资源。

克里斯蒂安森说:“根据联合国儿童基金会的数据，40亿人每年至少有一个月面临严重的饮用水短缺，对能够应对这些挑战的技术的需求很大。”

因此，缺乏饮用水是世界80亿人口中大约一半的问题。

生产洁净水

那么这项新技术是什么呢?

“工业产生的废水经常被污染。如果我们把这些不纯净的水通过防水膜上的小孔蒸发掉，从另一面流出的冷凝水就可以饮用了。”

这种方法最适合净化含有所谓非挥发性杂质(如盐)的水。这与酒精和许多其他有机物质形成对比，这些物质可以随着水通过膜而蒸发。

“因此，这项技术最重要的应用领域是海水淡化。没有排除处理工艺用水的可能性，但根据其含量的不同，这涉及到额外的挑战，”Kristiansen说。

所以这项技术可以生产饮用水，但是如何利用废弃的能源呢?

利用温差抽水

当水在膜的一侧被加热时，它会蒸发，并通过冷凝在另一侧释放热量。然后膜的两边就会产生压力差。

“温差用来把水抽上来，压差代表机械能，可以用来驱动涡轮机，”克里斯蒂安森说。这种现象被称为热渗透。

看似简单，却别出心裁。

“我们已经研究了水和膜上毛孔之间的相互作用，以及当水蒸发时发生了什么，通过毛孔运输，然后凝结，”克里斯蒂安森说。

他设计了关于膜性质及其对整个过程的影响的理论。他还在实验室系统地测量了这种效应。

“结论是，这项技术具有巨大的潜力。通过对膜的改造，我们可以帮助解决与能源效率要求和缺乏清洁饮用水相关的日益严峻的挑战，”克里斯蒂安森说。

荷兰人的想法

RISE PFI研究所的Kristin Syverud对改进这项技术中使用的膜很感兴趣。

“这项工作的出发点是荷兰TNO的一个想法，”克里斯蒂安森的学术导师西涅·谢尔斯特鲁普说。

她是荣誉退休教授和前porelab卓越中心首席研究员。TNO是一家致力于将研究成果转化为现实应用的独立机构。

TNO尝试了“MemPower”(同时生产水和电)的概念，并在他们的设施中制作了原型。研究人员想要合作，但没有资金。解决的办法是继续这个项目，在台大进行公开研究。

“代尔夫特理工大学的Leen van der Ham与我取得了联系，我将这个想法介绍给了我在化学系的团队，后来又介绍给了PoreLab。”

Van der Ham几年前在NTNU取得了他的化学博士学位，这说明了保持联系是多么重要。他们与代尔夫特理工大学的学生Luuk Keulen合作，PoreLab的Kristiansen和Michael Rauter继续了这项研究。

现实的挑战

“工业界对膜蒸馏的概念表现出兴趣，但到目前为止，全世界只有少数几个试验工厂，”克里斯蒂安森说。

他解释说，工业界落后于学术界的主要原因与膜技术的实际挑战有关。例如，这适用于恶劣工业条件下膜的寿命。

克里斯蒂安森说:“国际学术界和工业界正在做大量工作，以应对这些挑战并使这项技术商业化。”

MemPower的概念包括根据温度差异将废热转化为机械能。

“我的印象是，业界还没有完全意识到这一概念及其提供的机会，”克里斯蒂安森说。

最新文章的结论之一是，与更成熟的基于膜的能源过程相比，能源生产的潜力具有竞争力。他认为这有助于增加商业利益。

更多信息:Kim R. Kristiansen等人，膜蒸馏中的热渗透系数:三种膜的实验和理论，海水淡化(2024)。DOI: 10.1016/j.desal.2024.117785由挪威科技大学提供引文:研究人员提出了利用工业废热的智能解决方案(2024,6月27日)检索自2024年6月27日https://techxplore.com/news/2024-06-smart-solution-harness-industry.html此文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。