Uuring kirjeldab uudset kaasaskantavat päikese--aurutav kogumissüsteem polümeeri origamiga, mida saab koguda ja puhastada vesi väga madalate kuludega
Ülemaailmne nõudlus puhta järele kasvab vesi rahvastiku kasvu, industrialiseerimise ning saastumise ja meie ammendumise tõttu planeedi oma loodusvarad. Päikese--aurutamine on tehnika, mille puhul päikeseenergia saab kasutada puhastamiseks vesi saastunud aurustamise teel vesi, kondenseerides selle uuesti ja andes värske puhtaks vesi. See tehnika on puhas, taastuv ja säästev roheline tehnoloogia, millel on potentsiaali lahendada ülemaailmse puhta vee nappus, kasutades ära päikese- energiat. Tugevus ja tõhusus a päikese--aurutamissüsteem sõltub selle disainist ja fototermiliste materjalide valikust. Praegune päikese--aurutamistehnoloogiad kasutavad kalleid, mahukaid materjale ning neil on madal efektiivsus ja piiratud väljund. Jätkuvalt on väljakutseks suurendada jõudlust ja vähendada kulusid, et kujundada kerge ja kaasaskantav päikese--aurutamissüsteem, mida saavad otse kasutada üksikisikud.
Uues uuringus, mis avaldati 28. mail aastal Advanced Materials teadlased kirjeldavad uudset meetodit päikese- aurutamine, konstrueerides odava kaasaskantava madalrõhuga juhitava seadme päikese- aurutav kogumissüsteem, mis suudab koguda ja puhastada vesi päikesevalgusest saadava energia kasutamine. Nad valisid fototermilise polümeermaterjali nimega Polypyrrole (PPy), mis on oma olemuselt juhtiv, hästi tuntud oma fototermiliste omaduste poolest ja millel on kõrge efektiivsus päikesevalguse muundamisel termiliseks soojuseks. Lilleroosist inspireeritud päikeseenergia aurutamissüsteemi ainulaadne disain on valmistatud 3D origami PPy-paberi komposiitidest. PPy roos, mis koosneb kroonlehtedena kujundatud kihilistest mustadest lehtedest, loodi origami voltimise ja PPy keemilise polümerisatsiooni teel. See origami struktuur on kinnitatud varretaolise puuvillase infundeeritud toru külge, mis kogub toores/töötlemata vee veeallikast ja suunab selle ülaosas asetatud PPy roosistruktuurile. Puuvillast infundeeritud toru ja vahtpolüstüreeni kasutati PPy materjali ja vee vahelise otsese kokkupuute vältimiseks.
Kord ravimata vesi jõudis kroonlehtedeni, PPy materjal õiestruktuuris pöördeid vesi auruks ja veest loomulikult eralduvateks lisanditeks. Seejärel tuleb veeaur kondenseerida ja seejärel koguda kasutamiseks puhas vesi. Teadlased kasutasid kaasaskantava vaakumpumba abil madalrõhu seisundit. See suurendab oluliselt nii vee aurustumise kui ka vee kogumise kiirust. Kui vesi on kondenseerunud, hoiab kompaktne ja vastupidav kogumisklaaspurk kindlalt puhta vee.
3D origamis võimaldas oluliselt suuremat valguse neeldumist ja suuremaid pindasid vesi aurustumine võrreldes tavapärase 2D tasapinnalise disainiga. Vee aurustumis- ja kogumiskiirus suureneb 52 protsenti tänu kambri rõhu langusele. PPy origami parandas vee aurustumist 71 protsenti ja täheldati ka suuremat auru kogumise määra. Süsteemi üldine efektiivsus kasvas ühe valgusallika all 91.5 protsenti. Süsteemi testiti USA-s Texase osariigis Colorado jõest pärit prooviga. Süsteem eemaldas vee saastumise raskmetallide, bakterite ja soola kujul ning leevendas leeliselisust, andes puhta vee, mis vastab WHO kehtestatud standarditele.
Käesolevas uuringus kirjeldatakse 3D origami fototermiliste materjalidega kaasaskantava odava päikeseenergia kogumissüsteemi uudset ratsionaalset disaini, mis pakub paremat vee aurustumist ja auru kogumist. Iga lilletaolise konstruktsiooni maksumus jääb alla 2 sendi ja sellega saab edukalt toota 2 liitrit puhast vett tunnis ruutmeetri kohta. See disain võib olla inspiratsiooniks ainulaadsete päikeseenergia aurutamismudelite valmistamisel puhta vee tootmiseks.
***
{Saate lugeda esialgset uurimistööd, klõpsates alltoodud allika(te) loendis DOI lingil}
Allikas (d)
Li, W. et al. 2019. Kaasaskantav madala rõhuga päikeseenergia aurutamis-kollektsioonisüsteem koos Polypyrrole Origamisega. Täiustatud materjalid. http://doi.org/10.1002/adma.201900720
