Nowy nanokompozyt poprawia parowanie słoneczne w celu oczyszczania wody

Brak globalnego wody pitnej jest poważnym problemem dla ludzi. Oczyszczanie wody zużywa dużą ilość energii kopalnej i generuje wtórne zanieczyszczenie.
2022 1 20

Solar-termalne parowanie międzyfazowe uznano za najbardziej obiecującą strategię rozwiązania tego problemu. Jednak opracowanie zoptymalizowanego materiału o wydajnej konwersji słonecznej i słonecznej i dobrej tolerancji na środowisko nadal pozostaje trudne.

Naukowcy z Institute of Process Engineering (IPE) chińskiej Akademii Nauk opracowali bardzo stabilny amorficzny nanokompozyt TA2O5/C z pustą strukturą wieloosobową (HOMS) do odparowania słonecznego, który może poprawić wydajność oczyszczania wody.

Badanie zostało opublikowane w zaawansowanych materiałach 29 października.

„Dokładna kontrola atomowa i kompozycji w elemencie składowym HOMS realizuje pośrednią strukturę pasma bandgap z obfitymi stanami energii wokół poziomu Fermiego, co zwiększa nieradiacyjną relaksację w celu ułatwienia konwersji fototermicznej” - powiedział prof. Wang Dan, odpowiedni autor badania, „Unikalna pusta struktura wieloosobowa może skutecznie zwiększyć absorpcję światła jak ciało czarne”.

HOMS zmniejsza energię wymaganą do odparowania wody. Wyniki symulacji pokazują, że HOMS ustanawia gradient pola termicznego, zapewniając w ten sposób siłę napędową odparowania pary.

„HOMS korzysta również z transportu wody”, powiedział Wang, „ograniczone wnęki w HOMS promują dyfuzję ciekłej wody ze względu na efekt pompowania naczyń włosowatych, a nanopory w HOMS indukują cząsteczki wody do odparowania w postaci klastrów, co umożliwia parowanie z mniejszym entalbem . "

Dzięki wysoce wydajnej fotoabsorpcji i konwersji fototermicznej osiągnięto prędkość parowania super szybkiego 4,02 kg M-2H-1. Prędkość parowania ledwo zmieniła się po 30 dniach i bez akumulacji soli, co wskazuje na długoterminową stabilność.

W szczególności stężenie pseudowirusa SC2-P można zmniejszyć o sześć rzędów wielkości po odparowaniu.

Ten amorficzny kompozyt TA2O5/C jest łatwo wytwarzany, przenoszony, przechowywany i poddany recyklingowi. Można go zastosować do oczyszczania wody morskiej lub do wody zawierającej metal lub bakteryjne, uzyskując wodę do picia, która spełnia standard Światowej Organizacji Zdrowia.

Naukowcy z IPE przygotowują prototyp odsalania wody morskiej dla mieszkańców na izolowanych wyspach.