现在，麻省理工学院和中国的一个研究小组已经提出了解决盐积累问题的方法，并在此过程中开发了一种比以前的太阳能海水淡化方法更高效、更便宜的海水淡化系统。该过程还可以用于处理受污染的废水或产生用于医疗器械消毒的蒸汽，所有这些都不需要除了阳光本身以外的任何电源。

研究结果发表在今天的杂志上自然通讯麻省理工学院研究生张乐南、博士后李翔宇、机械工程教授王伊芙琳和其他四人在一篇论文中写道。

王说:“已经有很多关于各种设备的高性能、拒盐、基于太阳能的蒸发设计的演示。”“挑战是盐污染问题，人们还没有真正解决这个问题。因此，我们看到了这些非常吸引人的性能数字，但它们通常因为寿命而受到限制。久而久之，事情就会变糟。”

许多太阳能海水淡化系统的尝试都依赖于某种灯芯来将盐水通过设备，但这些灯芯容易积聚盐分，而且相对难以清洁。相反，该团队专注于开发一种无灯芯的系统。这样就形成了一个分层的系统，顶部的深色材料吸收太阳的热量，然后是一层薄薄的水，上面是一层穿孔的材料，位于一个深储咸水的水库上，如水箱或池塘。经过仔细的计算和实验，研究人员确定了在穿孔材料上钻孔的最佳尺寸，在他们的测试中，穿孔材料是由聚氨酯制成的。直径2.5毫米，这些孔可以很容易地使用常见的水射流。

这些洞足够大，可以在较热的上层水和较冷的下层水之间形成自然对流循环。这种循环自然地将盐从上面薄薄的一层吸收到下面更大的水体中，在那里盐被充分稀释，不再是一个问题。“它可以让我们实现高性能，同时也可以防止盐的积累，”王说，他是福特工程教授和机械工程系的负责人。

李说，该系统的优点是“高性能和可靠的操作，特别是在极端条件下，我们实际上可以在接近饱和的盐水中工作。这意味着它对废水处理也非常有用。”

他补充说，这种太阳能海水淡化的大部分工作都集中在新材料上。“但在我们的案例中，我们使用的是非常低成本的、几乎是家用的材料。”他说，关键是分析和理解驱动这个完全被动系统的对流流。“人们说你总是需要新的材料，昂贵的材料，或者复杂的结构或排芯结构来做到这一点。我相信，这是第一个不需要排芯结构就能做到这一点的。”

休斯敦大学化学和生物分子工程教授哈迪·加塞米(Hadi Ghasemi)没有参与这项工作，他说，这种新方法“为高盐度溶液的脱盐提供了一条有前途和有效的途径，可能会改变太阳能海水淡化的游戏规则。”他补充说:“需要进一步的工作来在大型环境和长期运行中评估这一概念。”

张解释说，就像热空气上升，冷空气下降一样，自然对流驱动了该设备的脱盐过程。在靠近顶部的承压水层中，“蒸发发生在最顶部的界面。由于盐的存在，最上层界面的水密度更高，而底部的水密度更低。所以，这是自然对流的原始驱动力，因为顶部的高密度驱使咸液体下降。”然后，从系统顶部蒸发的水可以收集在冷凝表面上，提供纯净的淡水。

在这个过程中，盐被排出到下面的水中也会导致热量散失，因此要防止这种情况发生，需要精心设计，包括用高度绝缘的材料制作穿孔层，以保持热量集中在上面。顶部的太阳能加热是通过一层简单的黑色涂料完成的。

到目前为止，该团队已经用小型台式设备证明了这一概念，因此下一步将开始扩大规模，使其具有实际应用价值。他们说，根据他们的计算，一个只有1平方米(约一平方码)收集面积的系统应该足以提供一个家庭的日常饮用水需求。张说，他们计算出一个1平方米的设备所需的材料只需要大约4美元。

他们的测试设备运行了一个星期，没有任何盐积累的迹象，李说。而且这个设备非常稳定。他说:“即使我们施加一些极端的扰动，比如海水或湖泊上的波浪，”这种装置可以作为一个浮动平台安装在那里，“它也能很快回到原来的平衡位置。”

Zhang说，将这种实验室规模的概念验证转化为可行的商业设备，并提高整体产水率的必要工作应该在几年内成为可能。第一批应用可能是在偏远的离网地区提供安全用水，或者在飓风、地震或其他正常供水中断后进行救灾。

张补充说:“如果我们能把太阳光集中一点，我们就可以用这种被动装置产生高温蒸汽来为离网的农村地区进行医疗消毒。”

“我认为真正的机会在发展中国家，”王说。“我认为这是近期最有可能产生影响的地方，因为设计很简单。”但是，她补充道:“如果我们真的想把它推向市场，我们还需要与最终用户合作，真正能够采用我们设计的方式，这样他们才愿意使用它。”

该团队还包括麻省理工学院的钟扬、Arny Leroy和赵林，以及中国上海交通大学的徐振元。这项工作得到了新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟、美国-埃及科学技术联合基金的支持，并使用了美国国家科学基金会支持的设备。