Новий нанокомпозит покращує сонячне випаровування для очищення води

Глобальна дефіцит питної води є важкою проблемою для людини. Очищення води споживає велику кількість викопної енергії та породжує вторинне забруднення.
2022 1 20

Соняко-термне міжфазне випаровування вважається найбільш перспективною стратегією вирішення цієї проблеми. Однак розробка оптимізованого матеріалу, що містить як ефективну конверсію сонячної пари, так і хорошу екологічну толерантність, все ще залишається складним.

Дослідники Інституту інженерії процесів (IPE) Китайської академії наук розробили надстійний аморфний нанокомпозит TA2O5/C з порожнистою багатогранною структурою (HOMS) для випаровування сонячної енергії, що може підвищити ефективність очищення води.

Дослідження було опубліковано в передових матеріалах 29 жовтня.

"Точний атомний та композиційний контроль у будівельному блоці HOMS реалізує непряму структуру пропускної смуги з рясним енергетичним станом навколо рівня Фермі, що посилює нерадіативну релаксацію для полегшення фототермічного перетворення", - сказав професор Ван Дан, відповідний автор дослідження,, "Унікальна порожниста багатоповерхова структура може ефективно посилити поглинання світла, як чорний тіл".

HOMS зменшує енергію, необхідну для випаровування води. Результати моделювання показують, що HOMS встановлює градієнт теплового поля, таким чином забезпечуючи рушійну силу для випаровування пари.

"HOMS також приносить користь водному транспорту, - сказав Ванг, - обмежені порожнини в Хомс сприяють дифузії рідкої води внаслідок ефекту відкачування капілярів, а нанопори в HOMS викликають молекули води до випаровування у вигляді кластерів, таким чином, що дозволяє випаровувати з менш ентальпією "

Завдяки високоефективній фотоабсорбції та фототермічному перетворенню, була досягнута супер швидка швидкість випаровування 4,02 кг м-2H-1. Швидкість випаровування ледве змінилася через 30 днів і без накопичення солі, що вказує на довгострокову стабільність.

Зокрема, концентрація псевдовірусу SC2-P може бути зменшена на шість порядків після випаровування.

Цей аморфний композит TA2O5/C легко виготовляється, носить, зберігається та переробляється. Він може бути застосований до очищення морської води або до важких метало- або бактерій води, отримуючи питну воду, яка відповідає стандарту Всесвітньої організації охорони здоров'я.

Вчені з IPE готують прототип опріснення морської води для жителів на ізольованих островах.