Badanie opisuje nowatorski przenośny słoneczny-System zbierania na parze z polimerowym origami, który może zbierać i oczyszczać woda za bardzo niską cenę
Rośnie globalne zapotrzebowanie na czystość woda ze względu na wzrost liczby ludności, industrializację oraz skażenie i wyczerpywanie się zasobów naturalnych planeta zasoby naturalne. Solar-parowanie to technika, w której energia słoneczna można używać do oczyszczania woda przez odparowanie zanieczyszczeń woda, ponownie go kondensując i zapewniając świeżą czystość woda. Technika ta jest czystą, odnawialną i zrównoważoną ekologiczną technologią, która może zaradzić globalnemu niedoborowi czystej wody poprzez wykorzystanie obfitości słoneczny energia. Siła i skuteczność A słoneczny-system parowy zależy od jego konstrukcji i doboru materiałów fototermicznych. Aktualny słoneczny-technologie parowe wykorzystują drogie, nieporęczne materiały i mają niską wydajność i ograniczoną wydajność. Wyzwaniem pozostaje zwiększenie wydajności i obniżenie kosztów w celu zaprojektowania lekkiego i przenośnego urządzenia słoneczny-system parowania, z którego mogą bezpośrednio korzystać pojedyncze osoby.
W nowym badaniu opublikowanym 28 maja w Zaawansowane materiały Naukowcy opisują nowatorską metodę słoneczny parowanie poprzez zaprojektowanie niedrogiego przenośnego urządzenia sterowanego niskim ciśnieniem słoneczny system zbierania na parze, który może zbierać i oczyszczać woda wykorzystując energię ze światła słonecznego. Wybrali fototermiczny materiał polimerowy o nazwie polipirol (PPy), który ma charakter przewodzący, jest dobrze znany ze swoich właściwości fototermicznych i wykazuje wysoką skuteczność przekształcania światła słonecznego w ciepło termiczne. Zainspirowany kwiatową różą, unikalny projekt tego słonecznego systemu parowego jest wykonany z kompozytów papieru 3D origami PPy. „Róża PPy”, składająca się z warstwowych czarnych arkuszy w kształcie płatków, powstała poprzez składanie origami i chemiczną polimeryzację PPy. Ta struktura origami jest przymocowana do przypominającej łodygę rurki wypełnionej bawełną, która zbiera surową/nieoczyszczoną wodę ze źródła wody i podaje ją do struktury róży PPy umieszczonej na górze. Aby zapobiec bezpośredniemu kontaktowi materiału PPy z wodą, zastosowano rurkę wypełnioną bawełną i piankę polistyrenową.
Kiedyś nieleczony woda osiągnął płatki, materiał PPy w strukturze kwiatu się obraca woda w parę, a zanieczyszczenia naturalnie oddzielają się od wody. Następnie para wodna musi zostać skondensowana, a następnie zebrana czysta woda do użycia. Naukowcy wykorzystali warunki niskiego ciśnienia, używając przenośnej pompy próżniowej. Zaobserwowano, że znacząco zwiększa to szybkość parowania i gromadzenia wody. Po skropleniu wody kompaktowy i wytrzymały szklany dzbanek bezpiecznie przechowuje czystą wodę.
Origami 3D zapewniły znacznie większą absorpcję światła i zwiększoną powierzchnię woda parowanie w porównaniu z konwencjonalnym projektem planarnym 2D. Szybkość parowania i zbierania wody zwiększa się o 52 procent dzięki obniżeniu ciśnienia w komorze. Origami PPy poprawiło parowanie wody o 71 procent i zaobserwowano również większą szybkość zbierania pary. Całkowita wydajność systemu wzrosła o 91.5 procent przy jednym źródle światła. System został przetestowany na próbce z rzeki Kolorado w Teksasie w USA. System usunął zanieczyszczenia wody w postaci metali ciężkich, bakterii, soli i łagodzi zasadowość, tworząc czystą wodę pitną spełniającą standardy WHO.
Obecne badanie opisuje nowatorski, racjonalny projekt przenośnego, niedrogiego, słonecznego systemu zbierania parującego z fototermicznymi materiałami origami 3D, który oferuje lepsze szybkości parowania wody i zbierania pary. Koszt każdej struktury w kształcie kwiatu to mniej niż 2 centy i z powodzeniem może wyprodukować 2 litry czystej wody na godzinę na metr kwadratowy. Ten projekt może być inspiracją do stworzenia unikalnych modeli parowania słonecznego do produkcji czystej wody.
***
{Możesz przeczytać oryginalną pracę naukową, klikając link DOI podany poniżej na liście cytowanych źródeł}
Źródło (s)
Li, W. i in. 2019. Przenośny, niskociśnieniowy, solarny system do zbierania na parze z origami polipirolowym. Zaawansowane materiały. http://doi.org/10.1002/adma.201900720
