QUẢNG CÁO

Thách thức về nước uống an toàn: Hệ thống lọc nước mới sử dụng năng lượng mặt trời tại nhà, chi phí thấp

Nghiên cứu mô tả một hệ thống thu gom hấp thụ năng lượng mặt trời di động mới lạ bằng polyme origami có thể thu thập và làm sạch nước với chi phí rất thấp

Có nhu cầu ngày càng tăng trên toàn cầu về nước do sự gia tăng dân số, công nghiệp hóa, ô nhiễm và cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên của hành tinh chúng ta. Hấp bằng năng lượng mặt trời là một kỹ thuật trong đó năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để làm sạch nước bằng cách làm bay hơi nước bị ô nhiễm, cô đặc lại và sản xuất nước sạch. Kỹ thuật này là một công nghệ xanh sạch, tái tạo và bền vững, có tiềm năng giải quyết tình trạng khan hiếm nước sạch trên toàn cầu bằng cách tận dụng nguồn năng lượng mặt trời dồi dào. Sức mạnh và hiệu quả của hệ thống hấp bằng năng lượng mặt trời phụ thuộc vào thiết kế và lựa chọn vật liệu quang nhiệt của nó. Các công nghệ xông hơi bằng năng lượng mặt trời hiện nay sử dụng các vật liệu cồng kềnh, đắt tiền, hiệu suất thấp và sản lượng hạn chế. Nó vẫn là một thách thức để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí để thiết kế một hệ thống hấp thụ năng lượng mặt trời di động và trọng lượng nhẹ có thể được sử dụng trực tiếp cho các cá nhân.

Trong một nghiên cứu mới được công bố vào ngày 28 tháng XNUMX tại Vật liệu tiên tiến Các nhà nghiên cứu mô tả một phương pháp mới để hấp thụ năng lượng mặt trời bằng cách thiết kế một hệ thống thu gom hấp thụ năng lượng mặt trời có điều khiển áp suất thấp di động có thể thu thập và làm sạch nước bằng cách sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Họ đã chọn một loại vật liệu polyme quang nhiệt gọi là Polypyrrole (PPy) có tính chất dẫn điện, nổi tiếng về đặc tính quang nhiệt và thể hiện hiệu quả cao trong việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành nhiệt năng. Lấy cảm hứng từ bông hoa hồng, thiết kế độc đáo của hệ thống hấp năng lượng mặt trời này được làm từ vật liệu tổng hợp 3D origami PPy-giấy. Một 'bông hồng PPy' bao gồm các tấm màu đen xếp lớp có hình dạng như những cánh hoa được tạo ra bằng cách gấp giấy origami và quá trình trùng hợp hóa học của PPy. Cấu trúc origami này được gắn vào một ống truyền giống bông có thân cây, ống này thu thập nước thô / chưa qua xử lý từ nguồn nước và đưa nó đến cấu trúc hoa hồng PPy được đặt ở trên cùng. Ống bông tẩm và bọt Polystyrene được sử dụng để ngăn tiếp xúc trực tiếp giữa vật liệu PPy và nước khối.

Khi nước chưa qua xử lý đến cánh hoa, vật liệu PPy trong cấu trúc hoa sẽ biến nước thành hơi nước và các tạp chất tách ra khỏi nước một cách tự nhiên. Sau đó, hơi nước cần được ngưng tụ và sau đó nước sạch cần được thu gom để sử dụng. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một điều kiện áp suất thấp bằng cách sử dụng một máy bơm chân không di động. Điều này được chứng minh là làm tăng đáng kể tốc độ bốc hơi nước và thu gom nước. Sau khi nước được cô đặc, bình thủy tinh thu gom nhỏ gọn và chắc chắn sẽ lưu trữ nước sạch một cách an toàn.

Origamis 3D cung cấp khả năng hấp thụ ánh sáng cao hơn đáng kể và tăng cường diện tích bề mặt để bốc hơi nước so với thiết kế phẳng 2D thông thường. Tỷ lệ bốc hơi và thu gom nước được nâng cao 52% do áp suất buồng giảm. PPy origami cải thiện khả năng bay hơi nước lên 71 phần trăm và tỷ lệ thu gom hơi nước cao hơn cũng đã được nhìn thấy. Hiệu suất tổng thể của hệ thống tăng 91.5 phần trăm dưới một nguồn sáng. Hệ thống đã được thử nghiệm trên một mẫu từ sông Colorado ở Texas, Hoa Kỳ. Hệ thống loại bỏ ô nhiễm của nước dưới dạng kim loại nặng, vi khuẩn, muối và làm giảm độ kiềm tạo ra nước sạch đạt tiêu chuẩn uống theo quy định của WHO.

Nghiên cứu hiện tại mô tả một thiết kế hợp lý mới lạ của một hệ thống thu gom hấp thụ năng lượng mặt trời di động chi phí thấp với vật liệu quang nhiệt origami 3D giúp cải thiện tốc độ bốc hơi nước và thu gom hơi nước. Chi phí của mỗi cấu trúc giống như bông hoa này chưa đến 2 xu và nó có thể sản xuất thành công 2 lít nước sạch mỗi giờ trên một mét vuông. Thiết kế này có thể là nguồn cảm hứng để tạo ra các mô hình độc đáo về năng lượng mặt trời hấp thụ nước sạch để sản xuất nước sạch.

***

{Bạn có thể đọc tài liệu nghiên cứu gốc bằng cách nhấp vào liên kết DOI đưa ra bên dưới trong danh sách (các) nguồn được trích dẫn}

Nguồn

Li, W. và cộng sự. 2019. Hệ thống hấp thụ năng lượng mặt trời áp suất thấp di động ‐ Bộ sưu tập Unisystem với Polypyrrole Origamis. Vật liệu nâng cao. http://doi.org/10.1002/adma.201900720

Nhóm SCIEU
Nhóm SCIEUhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Khoa học Châu Âu® | SCIEU.com | Những tiến bộ đáng kể của khoa học. Tác động đến loài người. Đầu óc đầy cảm hứng.

Theo dõi bản tin của chúng tôi

Để được cập nhật tất cả các tin tức mới nhất, ưu đãi và thông báo đặc biệt.

Hầu hết các bài viết được ưa thích

Sứ mệnh LISA: Máy dò sóng hấp dẫn trên không gian được ESA tiếp tục phát triển 

Nhiệm vụ Ăng-ten không gian giao thoa kế laser (LISA) đã nhận được...

Cơ nhân tạo

Trong một bước tiến lớn trong lĩnh vực chế tạo rô bốt, rô bốt có ...

Tocilizumab và Sarilumab được phát hiện có hiệu quả trong việc điều trị bệnh nhân COVID-19 nghiêm trọng

Báo cáo sơ bộ về các phát hiện từ thử nghiệm lâm sàng ...
- Quảng cáo -
94,555Người hâm mộNhư
47,688Người theo dõiTheo
1,772Người theo dõiTheo
30Thuê baoTheo dõi