Дослідження описує новий портативний пристрій сонячний-парова система збору з полімерним орігамі, яка може збирати та очищати води за дуже низькою ціною
У світі зростає попит на чисте води внаслідок зростання населення, індустріалізації та забруднення та виснаження нашого планети природні ресурси. Solar-відпарювання - техніка, в якій сонячна енергія можна використовувати для очищення води шляхом випаровування забруднених води, повторно конденсуючи його та виробляючи свіже очищення води. Ця технологія є чистою, відновлюваною та стійкою зеленою технологією, яка має потенціал для вирішення проблеми глобального дефіциту чистої води шляхом використання великої кількості сонячний енергії. Сила та ефективність a сонячний-система пропарювання залежить від її конструкції та вибору фототермічних матеріалів. поточний сонячний- технології пропарювання використовують дорогі, громіздкі матеріали, мають низьку ефективність і обмежену продуктивність. Залишається проблемою підвищити продуктивність і знизити витрати, щоб створити легкий і портативний пристрій сонячний-система пропарювання, якою можуть безпосередньо користуватися окремі особи.
У новому дослідженні, опублікованому 28 травня в нові матеріали дослідники описують новий метод для сонячний пропарювання шляхом розробки недорогого портативного пристрою з низьким тиском сонячний система збору пари, яка може збирати та очищати води використання енергії сонячного світла. Вони обрали фототермічний полімерний матеріал під назвою Polypyrrole (PPy), який є електропровідним за своєю природою, добре відомий своїми фототермальними властивостями та демонструє високу ефективність у перетворенні сонячного світла в тепло. Натхненний квіткою троянди, унікальний дизайн цієї сонячної парової системи створено з 3D-орігамі з поліпропиленового паперу. Роза PPy, яка складається з багатошарових чорних аркушів у формі пелюсток, була створена за допомогою складання орігамі та хімічної полімеризації PPy. Ця конструкція орігамі прикріплена до схожої на стебло бавовняної трубки, яка збирає сиру/неочищену воду з джерела води та подає її до структури троянди PPy, розміщеної на вершині. Щоб запобігти прямому контакту між матеріалом PPy і масою води, використовували просочену бавовною трубку та пінополістирол.
Після лікування води досягли пелюсток, матеріал PPy у структурі квітки перетворюється води на пару та домішки природним чином відділяються від води. Згодом водяну пару потрібно конденсувати, а потім чисту воду потрібно зібрати для використання. Дослідники використовували умови низького тиску за допомогою портативного вакуумного насоса. Було помічено, що це значно підвищує швидкість випаровування води та збору води. Після конденсації води компактна та міцна скляна банка надійно зберігає чисту воду.
Тривимірне орігамі забезпечило значно більше поглинання світла та збільшену площу поверхні води випаровування порівняно зі звичайним двовимірним планарним дизайном. Швидкість випаровування та збору води збільшується на 2 відсотки завдяки зниженню тиску в камері. PPy origami покращив випаровування води на 52 відсоток, а також було помічено вищі показники збору пари. Загальна ефективність системи зросла на 71 відсотка під одним джерелом світла. Система була перевірена на зразку з річки Колорадо в Техасі, США. Система видаляє забруднення води у вигляді важких металів, бактерій, солі та зменшує лужність, утворюючи чисту воду, яка відповідає стандартам питної якості, встановленим ВООЗ.
Нинішнє дослідження описує нову раціональну конструкцію портативної недорогої сонячної системи збирання парою з фототермічними матеріалами 3D орігамі, яка забезпечує покращені швидкості випаровування води та збору пари. Вартість кожної квіткоподібної конструкції менше 2 центів і вона може успішно виробляти 2 літри чистої води на годину з квадратного метра. Цей дизайн може стати джерелом натхнення для створення унікальних моделей сонячного випарювання для виробництва чистої води.
***
{Ви можете прочитати оригінальну дослідницьку роботу, натиснувши посилання DOI, наведене нижче в списку цитованих джерел(ів)}
Джерела
Li, W. та ін. 2019. Портативна сонячна система для збору парою низького тиску з поліпірроловим орігамі. Розширені матеріали. http://doi.org/10.1002/adma.201900720
