Kajian menerangkan novel mudah alih suria-sistem pengumpulan wap dengan origami polimer yang boleh mengumpul dan menulenkan air dengan kos yang sangat rendah
Terdapat peningkatan permintaan global untuk kebersihan air disebabkan oleh pertumbuhan penduduk, perindustrian dan pencemaran serta kehabisan sumber kita planet sumber semula jadi. Panel Solar-mengukus ialah satu teknik di mana tenaga solar boleh digunakan untuk menyucikan air dengan menyejat tercemar air, memekatkannya semula dan menghasilkan bersih segar air. Teknik ini adalah teknologi hijau yang bersih, boleh diperbaharui dan mampan yang berpotensi untuk menangani kekurangan air bersih global dengan memanfaatkan kelimpahan suria tenaga. Kekuatan dan kecekapan a suria-sistem pengukus bergantung pada reka bentuk dan pilihan bahan fototerma. semasa suria-teknologi pengukus menggunakan bahan yang mahal, besar dan mempunyai kecekapan yang rendah dan pengeluaran yang terhad. Ia kekal sebagai cabaran untuk meningkatkan prestasi dan mengurangkan kos untuk mereka bentuk yang ringan dan mudah alih suria-sistem pengukus yang boleh digunakan secara langsung oleh individu.
Dalam kajian baru yang diterbitkan pada 28 Mei di Bahan Termaju penyelidik menerangkan kaedah baru untuk suria mengukus dengan mereka bentuk kos rendah mudah alih yang dikawal tekanan rendah suria sistem pengumpulan mengukus yang boleh mengumpul dan memurnikan air menggunakan tenaga daripada cahaya matahari. Mereka memilih bahan polimer fototerma yang dipanggil Polypyrrole (PPy) yang bersifat konduktif, terkenal dengan sifat fototermanya dan mempamerkan kecekapan tinggi dalam menukar cahaya suria kepada haba terma. Diilhamkan daripada bunga mawar, reka bentuk unik sistem pengukusan suria ini diperbuat daripada komposit kertas PPy origami 3D. 'Mawar PPy' yang terdiri daripada helaian hitam berlapis berbentuk kelopak dicipta melalui lipatan origami dan pempolimeran kimia PPy. Struktur origami ini dilekatkan pada tiub yang diselit kapas seperti batang yang mengumpul air mentah/tidak dirawat daripada sumber air dan menyalurkannya ke struktur mawar PPy yang diletakkan di atas. Tiub infusi kapas dan busa Polistirena digunakan untuk mengelakkan sentuhan terus antara bahan PPy dan air pukal.
Setelah tidak dirawat air mencapai kelopak, bahan PPy dalam struktur bunga bertukar air menjadi wap dan kekotoran secara semula jadi terpisah daripada air. Selepas itu, wap air perlu dipeluwap dan kemudian air bersih perlu dikumpulkan untuk digunakan. Penyelidik menggunakan keadaan tekanan rendah dengan menggunakan pam vakum mudah alih. Ini dilihat dapat meningkatkan dengan ketara kadar penyejatan air dan pengumpulan air. Setelah air dipekatkan, balang kaca pengumpul yang padat dan kukuh menyimpan air bersih dengan selamat.
Origami 3D memberikan penyerapan cahaya yang jauh lebih tinggi dan kawasan permukaan yang dipertingkatkan untuk air penyejatan berbanding reka bentuk satah 2D konvensional. Kadar penyejatan dan pengumpulan air dipertingkatkan sebanyak 52 peratus disebabkan oleh penurunan tekanan kebuk. Origami PPy meningkatkan penyejatan air sebanyak 71 peratus dan kadar pengumpulan wap yang lebih tinggi juga dilihat. Kecekapan keseluruhan sistem meningkat sebanyak 91.5 peratus di bawah satu sumber cahaya. Sistem ini telah diuji pada sampel dari sungai Colorado di Texas, Amerika Syarikat. Sistem ini menghapuskan pencemaran air dalam bentuk logam berat, bakteria, garam dan mengurangkan kealkalian menghasilkan air bersih standard minuman seperti yang ditetapkan oleh WHO.
Kajian semasa menerangkan reka bentuk rasional baru sistem pengumpulan wap suria kos rendah mudah alih dengan bahan fototerma origami 3D yang menawarkan kadar penyejatan air dan pengumpulan wap yang lebih baik. Kos setiap struktur seperti bunga adalah kurang daripada 2 sen dan ia berjaya menghasilkan 2 liter air bersih sejam bagi setiap meter persegi. Reka bentuk ini boleh menjadi inspirasi untuk mencipta model unik pengukus solar untuk pengeluaran air bersih.
***
{Anda boleh membaca kertas penyelidikan asal dengan mengklik pautan DOI yang diberikan di bawah dalam senarai sumber yang dipetik}
Sumber (s)
Li, W. et al. 2019. Unisistem Pengumpulan Kukus Solar Tekanan Rendah Mudah Alih dengan Origamis Polipirol. Bahan Termaju. http://doi.org/10.1002/adma.201900720
