Tutkimus kuvaa uutta kannettavaa aurinko--höyryttävä keruujärjestelmä polymeeri-origamilla, joka voi kerätä ja puhdistaa vesi erittäin alhaisella hinnalla
Puhtaiden tuotteiden kysyntä kasvaa maailmanlaajuisesti vesi väestönkasvun, teollistumisen sekä saastumisen ja köyhtymisen vuoksi planeetan luonnonvarat. Aurinko--höyrytys on tekniikka, jossa aurinkoenergia voidaan käyttää puhdistamiseen vesi haihduttamalla saastunutta vesitiivistäen sen uudelleen ja tuottavat puhtaan vesi. Tämä tekniikka on puhdasta, uusiutuvaa ja kestävää vihreää teknologiaa, jolla on potentiaalia käsitellä puhtaan veden maailmanlaajuista niukkuutta hyödyntämällä runsaasti aurinko- energiaa. Vahvuus ja tehokkuus a aurinko--höyrytysjärjestelmä riippuu sen suunnittelusta ja fototermisten materiaalien valinnasta. Nykyinen aurinko--höyrytystekniikat käyttävät kalliita, tilaa vieviä materiaaleja ja niillä on alhainen hyötysuhde ja rajoitettu teho. Haasteena on ollut parantaa suorituskykyä ja alentaa kustannuksia, jotta voidaan suunnitella kevyt ja kannettava aurinko--höyrytysjärjestelmä, jota ihmiset voivat käyttää suoraan.
Uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin 28. toukokuuta Advanced Materials tutkijat kuvaavat uudenlaista menetelmää aurinko- höyrytys suunnittelemalla edullinen kannettava matalapaineohjattu aurinko- höyryävä keräysjärjestelmä, joka voi kerätä ja puhdistaa vesi käyttää auringonvalon energiaa. He valitsivat fototermisen polymeerimateriaalin nimeltä Polypyrrole (PPy), joka on luonnostaan johtava, tunnetaan valotermisistä ominaisuuksistaan ja jolla on korkea hyötysuhde auringon valon muuntamisessa lämpölämmöksi. Tämän aurinkohöyryjärjestelmän ainutlaatuinen muotoilu on saanut inspiraationsa kukkaruususta, ja se on valmistettu 3D-origami PPy-paperikomposiiteista. "PPy-ruusu", joka koostuu kerroksellisista mustista levyistä, jotka on muotoiltu terälehdiksi, luotiin origamitaitolla ja PPy:n kemiallisella polymeroinnilla. Tämä origamirakenne on kiinnitetty varrella olevaan puuvilla-infuusioputkeen, joka kerää raakaveden/käsittelemättömän veden vesilähteestä ja syöttää sen päälle sijoitettuun PPy-ruusurakenteeseen. Puuvillalla täytettyä putkea ja polystyreenivaahtoa käytettiin estämään suora kosketus PPy-materiaalin ja bulkkiveden välillä.
Kerran hoitamattomana vesi Terälehtiä saavuttanut, PPy-materiaali kukkarakenteessa kääntyy vesi höyryksi ja vedestä luonnollisesti erottuviin epäpuhtauksiin. Tämän jälkeen vesihöyry on kondensoitava ja puhdas vesi on kerättävä käyttöä varten. Tutkijat käyttivät matalapainetilaa käyttämällä kannettavaa tyhjiöpumppua. Tämän havaittiin lisäävän merkittävästi sekä veden haihtumista että veden keräämistä. Kun vesi on tiivistynyt, kompakti ja tukeva keräyslasipurkki säilyttää turvallisesti puhtaan veden.
3D-origamis tarjosi huomattavasti paremman valon absorption ja parannetut pinta-alat vesi haihtuminen verrattuna tavanomaiseen 2D-tasosuunnitteluun. Veden haihtumis- ja keräysnopeus paranee 52 prosenttia kammion paineen laskun ansiosta. PPy origami paransi veden haihtumista 71 prosenttia, ja myös höyrynkeräys lisääntyi. Järjestelmän kokonaistehokkuus parani 91.5 prosenttia yhden valonlähteen alla. Järjestelmää testattiin näytteellä Colorado-joesta Texasissa, Yhdysvalloissa. Järjestelmä poisti veden saastumisen raskasmetallien, bakteerien ja suolan muodossa ja lievittää alkalisuutta tuottaen puhdasta vettä WHO:n asettamien juomastandardien mukaisesti.
Tässä tutkimuksessa kuvataan uudenlaista rationaalista suunnittelua kannettavalle edulliselle aurinkohöyrytysjärjestelmälle, jossa on 3D-origami-valotermisiä materiaaleja ja joka tarjoaa paremman veden haihtumisen ja höyryn keräämisen. Jokaisen kukkamaisen rakenteen hinta on alle 2 senttiä ja sillä voidaan tuottaa onnistuneesti 2 litraa puhdasta vettä tunnissa neliömetriä kohden. Tämä malli voi olla inspiraationa valmistaa ainutlaatuisia aurinkohöyrytysmalleja puhtaan veden tuotantoon.
***
{Voit lukea alkuperäisen tutkimuspaperin napsauttamalla alla olevaa DOI-linkkiä lainattujen lähteiden luettelossa}
Lähteet)
Li, W. et ai. 2019. Kannettava matalapaineinen aurinkohöyrytys-Collection Unisystem Polypyrrole Origamisilla. Edistyneet materiaalit. http://doi.org/10.1002/adma.201900720
