Studien beskriver en ny bærbar solenergi-dampende oppsamlingssystem med polymer origami som kan samle og rense Vann til en svært lav kostnad
Det er en økende global etterspørsel etter rent Vann på grunn av befolkningsvekst, industrialisering og forurensning og utarming av vår planetens naturlige ressurser. Solar-damping er en teknikk der solenergi kan brukes til å rense Vann ved å fordampe forurenset Vann, kondenserer det på nytt og produserer friskt rent Vann. Denne teknikken er en ren, fornybar og bærekraftig grønn teknologi som har potensial til å møte global knapphet på rent vann ved å utnytte overfloden av solenergi energi. Styrken og effektiviteten til en solenergi-dampingssystem avhenger av dets design og valg av fototermiske materialer. Nåværende solenergi-dampende teknologier bruker dyre, klumpete materialer og har lav effektivitet og begrenset ytelse. Det har vært en utfordring å forbedre ytelsen og redusere kostnadene for å designe en lett og bærbar solenergi-dampsystem som kan brukes direkte av enkeltpersoner.
I en ny studie publisert 28. mai i Advanced Materials forskere beskriver en ny metode for solenergi damping ved å designe en rimelig bærbar lavtrykkskontrollert solenergi dampoppsamlingssystem som kan samle og rense Vann bruke energi fra sollys. De valgte et fototermisk polymermateriale kalt Polypyrrole (PPy) som er ledende i naturen, er kjent for sine fototermiske egenskaper og viser høy effektivitet når det gjelder å konvertere sollys til termisk varme. Inspirert fra blomsterrosen, er den unike designen til dette solcelledampsystemet laget av 3D origami PPy-papirkompositter. En 'PPy-rose' som består av lagdelte svarte ark formet som kronblader ble laget via origamifolding og kjemisk polymerisering av PPy. Denne origamistrukturen er festet til et stammelignende bomullsrør som samler opp rått/ubehandlet vann fra en vannkilde og mater det til PPy-rosestrukturen plassert på toppen. Bomullsinfundert rør og polystyrenskum ble brukt for å forhindre direkte kontakt mellom PPy-materiale og bulkvann.
En gang ubehandlet Vann nådde kronbladene, PPy materiale i blomsterstrukturen svinger Vann til damp og urenheter som naturlig skilles fra vannet. Deretter må vanndampen kondenseres og deretter samles rent vann opp for bruk. Forskere brukte en lavtrykkstilstand ved å bruke en bærbar vakuumpumpe. Dette ble sett å øke hastigheten for både vannfordampning og vannoppsamling betydelig. Når vannet er kondensert, lagrer den kompakte og solide oppsamlingsglasskrukken rent vann på en sikker måte.
3D-origamiene ga betydelig høyere absorpsjon av lys og forbedrede overflateområder for Vann fordampning sammenlignet med en konvensjonell 2D plan design. Vannfordampnings- og oppsamlingshastigheten økes med 52 prosent på grunn av senking av kammertrykket. PPy origami forbedret vannfordampningen med 71 prosent og høyere dampoppsamlingshastigheter ble også sett. Den totale effektiviteten til systemet økte med 91.5 prosent under én lyskilde. Systemet ble testet på en prøve fra Colorado-elven i Texas, USA. Systemet fjernet forurensning av vann i form av tungmetaller, bakterier, salt og lindrer alkalitet som produserer rent vann med drikkestandarder fastsatt av WHO.
Den nåværende studien beskriver en ny rasjonell utforming av et bærbart, rimelig solar-dampende oppsamlingssystem med 3D origami fototermiske materialer som tilbyr forbedrede hastigheter for vannfordampning og dampoppsamling. Kostnaden for hver blomsterlignende struktur er mindre enn 2 cent, og den kan med hell produsere 2 liter rent vann per time per kvadratmeter. Denne designen kan være en inspirasjon til å lage unike modeller for soldamping for produksjon av rent vann.
***
{Du kan lese den originale forskningsoppgaven ved å klikke på DOI-lenken nedenfor i listen over siterte kilder}
Source (s)
Li, W. et al. 2019. Bærbart lavtrykkssolar Steaming-Collection Unisystem med Polypyrrole Origamis. Avanserte materialer. http://doi.org/10.1002/adma.201900720
