Проучването описва нов преносим компютър слънчев- система за събиране на пара с полимерно оригами, което може да събира и пречиства вода на много ниска цена
Има нарастващо глобално търсене на чистота вода поради нарастването на населението, индустриализацията и замърсяването и изчерпването на нашите на планетата природни ресурси. Слънчев-запарването е техника, при която слънчева енергия може да се използва за пречистване вода чрез изпаряване на замърсени вода, повторно го кондензирайте и произвеждайте прясно чисто вода. Тази техника е чиста, възобновяема и устойчива зелена технология, която има потенциала да се справи с глобалния недостиг на чиста вода чрез използване на изобилието от слънчев енергия. Силата и ефективността на a слънчев-системата за изпаряване зависи от нейния дизайн и избора на фототермични материали. Текущ слънчев-технологиите за парене използват скъпи, обемисти материали и имат ниска ефективност и ограничена производителност. Остава предизвикателство да се подобри производителността и да се намалят разходите, за да се проектира лек и преносим слънчев-система за изпаряване, която може да се използва директно от физически лица.
В ново проучване, публикувано на 28 май в Разширени материали Изследователите описват нов метод за слънчев парене чрез проектиране на евтин преносим контролер с ниско налягане слънчев система за събиране на пара, която може да събира и пречиства вода използване на енергия от слънчева светлина. Те избраха фототермичен полимерен материал, наречен Polypyrrole (PPy), който е проводим по природа, е добре известен със своите фототермични свойства и показва висока ефективност при преобразуването на слънчевата светлина в топлинна топлина. Вдъхновен от цветето роза, уникалният дизайн на тази слънчева система за пара е направен от 3D оригами PPy-хартиени композити. „PPy роза“, която се състои от наслоени черни листове, оформени като венчелистчета, е създадена чрез оригами сгъване и химическа полимеризация на PPy. Тази оригами структура е прикрепена към подобна на стъбло тръба, напоена с памук, която събира сурова/нетретирана вода от водоизточник и я захранва към структурата на розата PPy, поставена отгоре. Използвани са памучна тръба и полистиролова пяна за предотвратяване на директен контакт между PPy материал и насипна вода.
След като не се лекува вода достигна венчелистчетата, PPy материалът в структурата на цветето се обръща вода в пара и примеси, естествено отделени от водата. Впоследствие водната пара трябва да се кондензира и след това чистата вода трябва да се събере за употреба. Изследователите са използвали състояние на ниско налягане с помощта на преносима вакуумна помпа. Установено е, че това значително повишава скоростта както на изпаряване на водата, така и на събиране на вода. След като водата се кондензира, компактният и здрав събирателен стъклен буркан сигурно съхранява чистата вода.
3D оригамисът осигурява значително по-висока абсорбция на светлина и увеличени повърхностни площи за вода изпарение в сравнение с конвенционален 2D планарен дизайн. Степента на изпаряване и събиране на водата се увеличава с 52 процента поради понижаване на налягането в камерата. PPy оригами подобри изпарението на водата със 71 процента и също бяха наблюдавани по-високи нива на събиране на пара. Общата ефективност на системата се е увеличила с 91.5 процента при един източник на светлина. Системата е тествана върху проба от река Колорадо в Тексас, САЩ. Системата премахва замърсяването на водата под формата на тежки метали, бактерии, сол и облекчава алкалността, произвеждайки чиста вода според стандартите за пиене, определени от СЗО.
Настоящото проучване описва нов рационален дизайн на преносима евтина система за събиране на слънчева пара с 3D оригами фототермални материали, която предлага подобрени скорости на изпаряване на водата и събиране на пара. Цената на всяка подобна на цвете структура е под 2 цента и тя може успешно да произвежда 2 литра чиста вода на час на квадратен метър. Този дизайн може да бъде вдъхновение за изработването на уникални модели на слънчева пара за производство на чиста вода.
***
{Можете да прочетете оригиналната изследователска статия, като щракнете върху връзката DOI, дадена по-долу в списъка с цитирани източници}
Източник (и)
Li, W. et al. 2019. Преносима слънчева система за събиране на пара с ниско налягане с полипирол оригами. Усъвършенствани материали. http://doi.org/10.1002/adma.201900720
