Študija opisuje nov prenosnik sončna- parni zbiralni sistem s polimernim origamijem, ki lahko zbira in čisti vode po zelo nizki ceni
Svetovno povpraševanje po čistem je vedno večje vode zaradi rasti prebivalstva, industrializacije ter onesnaženja in izčrpavanja našega planetov naravni viri. Solar-parjenje je tehnika, pri kateri sončna energija se lahko uporablja za čiščenje vode z izhlapevanjem kontaminiranih vode, jo ponovno kondenzira in ustvari sveže čisto vode. Ta tehnika je čista, obnovljiva in trajnostna zelena tehnologija, ki ima potencial za reševanje svetovnega pomanjkanja čiste vode z uporabo obilice sončna energija. Moč in učinkovitost a sončna-sistem parjenja je odvisen od njegove zasnove in izbire fototermičnih materialov. Trenutno sončna- tehnologije parjenja uporabljajo drage, obsežne materiale in imajo nizko učinkovitost ter omejeno zmogljivost. Izboljšanje zmogljivosti in znižanje stroškov, da bi oblikovali lahek in prenosen, ostaja izziv sončna-sistem za parjenje, ki ga lahko neposredno uporabljajo posamezniki.
V novi študiji, objavljeni 28 Napredni materiali raziskovalci opisujejo novo metodo za sončna kuhanje s paro z oblikovanjem poceni prenosnega nizkotlačnega nadzorovanega sončna parni zbiralni sistem, ki lahko zbira in čisti vode uporabo energije iz sončne svetlobe. Izbrali so fototermični polimerni material, imenovan Polypyrrole (PPy), ki je po naravi prevoden, je dobro znan po svojih fototermičnih lastnostih in kaže visoko učinkovitost pri pretvarjanju sončne svetlobe v toplotno toploto. Edinstvena zasnova tega solarnega sistema za uparjanje, navdihnjena s cvetlično vrtnico, je narejena iz 3D origami PPy-papirja. Z zlaganjem origami in kemično polimerizacijo PPy je bila ustvarjena 'PPy vrtnica', ki je sestavljena iz večplastnih črnih listov v obliki cvetnih listov. Ta origami struktura je pritrjena na steblu podobno cev z bombažem, ki zbira surovo/neočiščeno vodo iz vodnega vira in jo dovaja v strukturo vrtnice PPy, nameščeno na vrhu. Za preprečitev neposrednega stika med materialom PPy in vodo v razsutem stanju sta bili uporabljeni bombažna cev in polistirenska pena.
Ko se ne zdravi vode dosegel cvetne liste, material PPy v strukturi cvetov se obrne vode v paro in nečistoče, ki se naravno ločijo od vode. Nato je treba vodno paro kondenzirati in nato zbrati čisto vodo za uporabo. Raziskovalci so uporabili stanje nizkega tlaka z uporabo prenosne vakuumske črpalke. Ugotovljeno je bilo, da to znatno poveča stopnjo izhlapevanja in zbiranja vode. Ko se voda kondenzira, kompakten in stabilen zbirni stekleni kozarec varno shrani čisto vodo.
3D origami so zagotovili znatno večjo absorpcijo svetlobe in povečane površine za vode izhlapevanje v primerjavi s konvencionalno 2D planarno zasnovo. Stopnja izhlapevanja in zbiranja vode se poveča za 52 odstotkov zaradi znižanja tlaka v komori. PPy origami je izboljšal izhlapevanje vode za 71 odstotkov, opažene pa so bile tudi višje stopnje zbiranja pare. Celotna učinkovitost sistema se je pod enim virom svetlobe povečala za 91.5 odstotka. Sistem je bil testiran na vzorcu iz reke Colorado v Teksasu, ZDA. Sistem je odstranil kontaminacijo vode v obliki težkih kovin, bakterij, soli in zmanjšal alkalnost, tako da je proizvedla čisto vodo v skladu s standardi za pitje, kot jih določa WHO.
Trenutna študija opisuje novo racionalno zasnovo prenosnega nizkocenovnega sistema zbiranja s sončno paro s 3D origami fototermalnimi materiali, ki ponuja izboljšane stopnje izhlapevanja vode in zbiranja pare. Cena vsake rože podobne strukture je manjša od 2 centa in lahko uspešno proizvede 2 litra čiste vode na uro na kvadratni meter. Ta zasnova je lahko navdih za izdelavo edinstvenih modelov sončne pare za proizvodnjo čiste vode.
***
{Izvirno raziskovalno nalogo lahko preberete s klikom na spodnjo povezavo DOI na seznamu citiranih virov}
Vir (i)
Li, W. et al. 2019. Prenosni nizkotlačni solarni sistem za zbiranje s paro z origami iz polipirola. Napredni materiali. http://doi.org/10.1002/adma.201900720
