Pētījums apraksta jaunu portatīvo ierīci saules- tvaicējoša savākšanas sistēma ar polimēru origami, kas var savākt un attīrīt ūdens par ļoti zemām izmaksām
Pasaulē pieaug pieprasījums pēc tīrības ūdens iedzīvotāju skaita pieauguma, industrializācijas un mūsu piesārņojuma un izsīkšanas dēļ planētas dabas resursi. Saules-tvaicēšana ir tehnika, kurā saules enerģija var izmantot attīrīšanai ūdens iztvaicējot piesārņoto ūdens, atkārtoti to kondensējot un iegūstot svaigu tīrību ūdens. Šis paņēmiens ir tīra, atjaunojama un ilgtspējīga videi draudzīga tehnoloģija, kurai ir potenciāls novērst tīra ūdens trūkumu globālā mērogā, izmantojot ūdens pārpilnību. saules enerģiju. Stiprums un efektivitāte a saules-tvaicēšanas sistēma ir atkarīga no tās dizaina un fototermisko materiālu izvēles. Pašreizējais saules-tvaicēšanas tehnoloģijās tiek izmantoti dārgi, apjomīgi materiāli, un tām ir zema efektivitāte un ierobežota jauda. Tas joprojām ir izaicinājums uzlabot veiktspēju un samazināt izmaksas, lai izveidotu vieglu un pārnēsājamu saules-tvaicēšanas sistēma, ko var tieši izmantot privātpersonas.
Jaunā pētījumā, kas publicēts 28. maijā Advanced materiāli pētnieki apraksta jaunu metodi saules tvaicēšana, izstrādājot zemu izmaksu pārnēsājamu zema spiediena kontrolētu ierīci saules tvaicēšanas savākšanas sistēma, kas var savākt un attīrīt ūdens izmantojot saules gaismas enerģiju. Viņi izvēlējās fototermisku polimēru materiālu, ko sauc par polipirolu (PPy), kas dabā ir vadošs, ir labi pazīstams ar savām fototermiskajām īpašībām un uzrāda augstu efektivitāti, pārvēršot saules gaismu termiskā siltumā. Šīs saules tvaicēšanas sistēmas unikālais dizains, kas iedvesmots no ziedu rozes, ir izgatavots no 3D origami PPy papīra kompozītmateriāliem. “PPy roze”, kas sastāv no kārtainām melnām loksnēm, kas veidotas kā ziedlapiņas, tika izveidota, izmantojot origami locīšanu un PPy ķīmisko polimerizāciju. Šī origami struktūra ir piestiprināta pie kātam līdzīgas kokvilnas caurulītes, kas savāc neapstrādātu/neapstrādātu ūdeni no ūdens avota un padod to augšpusē novietotajai PPy rozes struktūrai. Tika izmantota kokvilnas caurule un polistirola putas, lai novērstu tiešu kontaktu starp PPy materiālu un lielāko ūdeni.
Vienreiz neārstēts ūdens sasniedza ziedlapiņas, PPy materiāls ziedu struktūrā pagriežas ūdens tvaikā un piemaisījumos, kas dabiski atdalās no ūdens. Pēc tam ūdens tvaiki ir jākondensē un pēc tam jāsavāc tīrs ūdens izmantošanai. Pētnieki izmantoja zema spiediena stāvokli, izmantojot pārnēsājamu vakuumsūkni. Tika konstatēts, ka tas ievērojami uzlabo gan ūdens iztvaikošanas, gan ūdens savākšanas ātrumu. Kad ūdens ir kondensēts, kompaktā un izturīgā savākšanas stikla burka droši uzglabā tīru ūdeni.
3D origamis nodrošināja ievērojami lielāku gaismas absorbciju un uzlabotu virsmas laukumu ūdens iztvaikošana salīdzinājumā ar parasto 2D plakanu dizainu. Ūdens iztvaikošanas un savākšanas ātrums tiek palielināts par 52 procentiem, jo samazinās kameras spiediens. PPy origami uzlaboja ūdens iztvaikošanu par 71%, un tika novēroti arī lielāki tvaika savākšanas rādītāji. Sistēmas kopējā efektivitāte viena gaismas avota ietekmē palielinājās par 91.5 procentiem. Sistēma tika pārbaudīta ar paraugu no Kolorādo upes Teksasā, ASV. Sistēma noņēma ūdens piesārņojumu smago metālu, baktēriju, sāls veidā un mazina sārmainību, radot tīru ūdeni, kas atbilst PVO noteiktajiem dzeramā standartiem.
Šajā pētījumā ir aprakstīts jauns racionāls pārnēsājamas zemu izmaksu saules tvaicēšanas sistēmas dizains ar 3D origami fototermiskiem materiāliem, kas nodrošina uzlabotu ūdens iztvaikošanas un tvaika savākšanas ātrumu. Katras ziedam līdzīgas konstrukcijas izmaksas ir mazākas par 2 centiem un tā var veiksmīgi saražot 2 litrus tīra ūdens stundā uz kvadrātmetru. Šis dizains var būt iedvesmas avots, lai izveidotu unikālus saules enerģijas tvaicēšanas modeļus tīra ūdens ražošanai.
***
{Jūs varat izlasīt oriģinālo pētījumu, noklikšķinot uz DOI saites, kas norādīta tālāk citēto avotu sarakstā}
Avots (-i)
Li, W. et al. 2019. gads. Pārnēsājama zema spiediena saules tvaicēšanas un savākšanas sistēma ar Polypyrrole Origamis. Uzlaboti materiāli. http://doi.org/10.1002/adma.201900720
