Rannsókn lýsir skáldsögu flytjanlegur sól-gufusöfnunarkerfi með fjölliða origami sem getur safnað og hreinsað vatn með mjög litlum tilkostnaði
Það er vaxandi eftirspurn á heimsvísu eftir hreinu vatn vegna fólksfjölgunar, iðnvæðingar og mengunar og eyðingar okkar reikistjörnunnar náttúruauðlindir. Sól-gufu er tækni þar sem sólarorku hægt að nota til að hreinsa vatn með því að gufa upp mengað vatn, aftur þétta það og framleiða ferskt hreint vatn. Þessi tækni er hrein, endurnýjanleg og sjálfbær græn tækni sem hefur tilhneigingu til að taka á alþjóðlegum skorti á hreinu vatni með því að nýta gnægð af sól Orka. Styrkur og skilvirkni a sól-gufukerfi fer eftir hönnun þess og vali á ljóshitaefnum. Núverandi sól-gufutæknin notar dýr, fyrirferðarmikil efni og hefur litla afköst og takmarkað framleiðsla. Það hefur verið áskorun að auka afköst og lækka kostnað til að hanna létt og flytjanlegt sól-gufukerfi sem einstaklingar geta notað beint.
Í nýrri rannsókn sem birt var 28. maí í Advanced Materials vísindamenn lýsa nýrri aðferð við sól gufa með því að hanna ódýran flytjanlegan lágþrýstingsstýrðan sól gufusöfnunarkerfi sem getur safnað og hreinsað vatn að nota orku frá sólarljósi. Þeir völdu ljósvarma fjölliða efni sem kallast Polypyrrole (PPy) sem er leiðandi í náttúrunni, er vel þekkt fyrir ljóshitaeiginleika sína og sýnir mikla skilvirkni við að breyta sólarljósi í varmahita. Einstök hönnun þessa sólargufukerfis er innblásin af blómarósinni og er úr 3D origami PPy-pappírssamsetningum. 'PPy rós' sem samanstendur af lagskiptum svörtum blöðum í laginu sem blómblöð var búin til með origami-broti og efnafræðilegri fjölliðun PPy. Þessi origami uppbygging er fest við stöngul eins og bómullarinnrennsli sem safnar hráu/ómeðhöndluðu vatni úr vatnslind og færir því til PPy rósabyggingarinnar sem er sett á toppinn. Bómull með innrennsli og pólýstýren froðu voru notuð til að koma í veg fyrir beina snertingu milli PPy efnis og magnvatns.
Einu sinni ómeðhöndlað vatn náði petals, PPy efni í blóm uppbyggingu snýr vatn í gufu og óhreinindi skiljast náttúrulega frá vatninu. Í kjölfarið þarf að þétta vatnsgufuna og síðan þarf að safna hreinu vatni til notkunar. Vísindamenn notuðu lágþrýstingsástand með því að nota flytjanlega lofttæmisdælu. Þetta var talið auka verulega hraða bæði uppgufunar vatns og vatnssöfnunar. Þegar vatn er þétt, geymir fyrirferðarlítil og traust glerkrukka hreint vatn á öruggan hátt.
The 3D origamis veitt marktækt meiri frásog ljóss og aukið yfirborð svæði fyrir vatn uppgufun í samanburði við hefðbundna 2D planar hönnun. Uppgufun og söfnunarhraði vatns er aukinn um 52 prósent vegna lækkunar á þrýstingi í hólfinu. PPy origami bætti uppgufun vatns um 71 prósent og hærra gufusöfnunarhraði sást einnig. Heildarnýtni kerfisins jókst um 91.5 prósent undir einum ljósgjafa. Kerfið var prófað á sýni úr Colorado ánni í Texas í Bandaríkjunum. Kerfið fjarlægði mengun vatns í formi þungmálma, baktería, salts og dregur úr basa og framleiðir hreint vatn samkvæmt drykkjarstöðlum eins og WHO hefur sett.
Núverandi rannsókn lýsir nýrri skynsamlegri hönnun á flytjanlegu, ódýru sólargufusafnkerfi með 3D origami ljóshitaefnum sem býður upp á aukna hraða vatnsuppgufunar og gufusöfnunar. Kostnaður við hverja blómalíka uppbyggingu er minna en 2 sent og það getur framleitt 2 lítra af hreinu vatni á klukkustund á hvern fermetra. Þessi hönnun getur verið innblástur til að búa til einstök líkön af sólargufu til framleiðslu á hreinu vatni.
***
{Þú getur lesið upprunalegu rannsóknarritgerðina með því að smella á DOI hlekkinn sem gefinn er upp hér að neðan á listanum yfir tilvitnaðar heimildir}
Heimildir)
Li, W. o.fl. 2019. Færanlegt lágþrýstings sólargufu-safnkerfi með pólýpýrról origamis. Háþróuð efni. http://doi.org/10.1002/adma.201900720
