Štúdia opisuje nový prenosný počítač slnečné- parný zberný systém s polymérnym origami, ktorý dokáže zbierať a čistiť voda za veľmi nízke náklady
Vo svete rastie dopyt po čistote voda v dôsledku rastu populácie, industrializácie a kontaminácie a vyčerpania našich planét prírodné zdroje. Slnečné-parenie je technika, pri ktorej solárnej energie možno použiť na čistenie voda odparovaním kontaminované voda, opätovná kondenzácia a produkcia čerstvého čistého vzduchu voda. Táto technika je čistá, obnoviteľná a trvalo udržateľná zelená technológia, ktorá má potenciál riešiť globálny nedostatok čistej vody využitím množstva slnečné energie. Sila a účinnosť a slnečné-naparovací systém závisí od jeho prevedenia a výberu fototermálnych materiálov. Aktuálne slnečné- technológie naparovania využívajú drahé, objemné materiály a majú nízku účinnosť a obmedzený výkon. Naďalej zostáva výzvou zvýšiť výkon a znížiť náklady s cieľom navrhnúť nízku hmotnosť a prenosnosť slnečné- naparovací systém, ktorý môžu priamo používať jednotlivci.
V novej štúdii zverejnenej 28. mája v Pokročilé materiály výskumníci opisujú novú metódu pre slnečné naparovanie navrhnutím lacného prenosného nízkotlakového ovládania slnečné parný zberný systém, ktorý dokáže zbierať a čistiť voda pomocou energie zo slnečného žiarenia. Vybrali si fototermálny polymérny materiál s názvom Polypyrol (PPy), ktorý je svojou povahou vodivý, je známy svojimi fototermálnymi vlastnosťami a vykazuje vysokú účinnosť pri premene slnečného svetla na tepelné teplo. Jedinečný dizajn tohto solárneho naparovacieho systému, inšpirovaný kvetinovou ružou, je vyrobený z 3D origami PPy-papierových kompozitov. „PPy ruža“, ktorá pozostáva z vrstvených čiernych plátov v tvare okvetných lístkov, bola vytvorená skladaním origami a chemickou polymerizáciou PPy. Táto origami štruktúra je pripojená k trubici napustenej bavlnou v tvare stonky, ktorá zhromažďuje surovú/neupravenú vodu z vodného zdroja a privádza ju do štruktúry ruže PPy umiestnenej na vrchu. Na zabránenie priameho kontaktu medzi PPy materiálom a objemovou vodou sa použila bavlnená hadica a polystyrénová pena.
Raz neliečené voda dosiahol okvetné lístky, PPy materiál v štruktúre kvetu sa otočí voda na paru a nečistoty sa prirodzene oddeľujú od vody. Následne je potrebné vodnú paru skondenzovať a následne zhromaždiť čistú vodu na použitie. Výskumníci použili podmienky nízkeho tlaku pomocou prenosnej vákuovej pumpy. Ukázalo sa, že to výrazne zvyšuje rýchlosť odparovania vody a zachytávania vody. Akonáhle voda skondenzuje, kompaktná a pevná zberná nádoba bezpečne uchováva čistú vodu.
3D origami poskytuje výrazne vyššiu absorpciu svetla a vylepšené povrchové plochy voda odparovanie v porovnaní s konvenčným 2D planárnym dizajnom. Rýchlosť vyparovania a zachytávania vody je zvýšená o 52 percent v dôsledku zníženia tlaku v komore. PPy origami zlepšilo odparovanie vody o 71 percent a bolo vidieť aj vyššiu mieru zachytávania pary. Celková účinnosť systému sa pod jedným svetelným zdrojom zvýšila o 91.5 percenta. Systém bol testovaný na vzorke z rieky Colorado v Texase, USA. Systém odstránil kontamináciu vody vo forme ťažkých kovov, baktérií, soli a zmiernil zásaditosť, čím sa vytvorila čistá voda s pitnými normami stanovenými WHO.
Súčasná štúdia popisuje nový racionálny dizajn prenosného lacného solárneho zberného systému s 3D origami fototermálnymi materiálmi, ktorý ponúka zlepšené rýchlosti odparovania vody a zberu pary. Náklady na každú štruktúru podobnú kvetu sú menej ako 2 centy a môže úspešne produkovať 2 litre čistej vody za hodinu na meter štvorcový. Tento dizajn môže byť inšpiráciou pre výrobu unikátnych modelov solárneho naparovania na výrobu čistej vody.
***
{Pôvodný výskumný dokument si môžete prečítať kliknutím na odkaz DOI uvedený nižšie v zozname citovaných zdrojov}
Zdroj (e)
Li, W. a kol. 2019. Prenosný nízkotlakový solárny naparovací unisystém s polypyrolovými origami. Pokročilé materiály. http://doi.org/10.1002/adma.201900720
