Kakurangan cai tawar mangrupikeun tantangan anu langkung serius pikeun pangwangunan sosial. Dilaporkeun yén 29% tina populasi global kakurangan cai nginum anu aman, sareng paménta cai bersih masih ningkat kusabab pertumbuhan penduduk sareng masalah lingkungan. Cai bersih anu aya hubunganana sareng sanitasi penting pisan dina konteks wabah ayeuna panyakit koronavirus (Neocoronavirus pneumonia). Évaporasi cai bertenaga surya dianggap salah sahiji téknologi anu paling ngajangjikeun pikeun ngahasilkeun cai bersih tina cai laut sareng cai limbah nganggo sinar panonpoé salaku hiji-hijina input énergi. Téknologi ieu ngandelkeun pisan kana panyerep surya, anu bertindak salaku evaporator pikeun ngarobih tanaga surya janten panas pikeun ngahasilkeun uap. Pikeun ngahontal tingkat évaporasi cai anu luhur sareng efisiensi konversi panas surya, bahan idéal kedah gaduh rupa-rupa absorbance pikeun éfisién ngagunakeun sabagian ageung spéktrum surya, konduktivitas termal anu rendah pikeun ngirangan leungitna panas, sareng saluran porous tilu diménsi (3D) pikeun transportasi cai efisien. Sajauh ieu, para ilmuwan geus ngembangkeun rupa-rupa bahan photothermal dumasar kana karbon (misalna, graphene atawa karbon nanotube), polimér, logam jeung oksida logam jeung hibrida maranéhanana, jsb.
Élmuwan parantos kerja keras pikeun ngajalajah sareng ngadamel seueur terobosan dina taun-taun ayeuna, janten hayu urang diajar tina sababaraha publikasi topikal ngeunaan kamajuan panalungtikan dina generasi cai bersih photothermal dina taun-taun ayeuna.
- Komunikasi Alam: Daun tutuwuhan mere ilham solar-Powered, nyucikeun cai-efisiensi tinggi
Daun tutuwuhan vaskular alami ngandelkeun bédana dina tekanan osmotik, transpirasi jeung ékskrési pikeun ngahasilkeun ton cai bersih, Powered by cahya panonpoé. Diideuan ku ieu, panalungtik di grup Chun Li di Universitas Qinghua geus ngalaporkeun hiji purifier didorong cahya panonpoé pikeun purifikasi cai efisien sarta produksi. Pemurni anu didorong ku sinar panonpoé ieu gaduh poli (N-isopropylacrylamide) hidrogél (PN) responsif suhu négatip (PN) anu dipasang dina superhidrofilik. busa melamin tulang tonggong jeung coated ku PNIPAm-dirobah graphene (PG) mémbran filter dina luar. Simulasi dinamika molekular sareng hasil ékspérimén nunjukkeun yén sifat superhidrofilik tina tulang tonggong melamin anu kaku sacara signifikan nyepetkeun laju bareuh / de-bareuh tina PNPG-F nyucikeun. Dina irradiation inténsitas cahya panonpoé sarua, struktur rationally direkayasa ieu nyadiakeun 4.2 kg / m2 / h kempelan jeung > 99% panyabutan ion pikeun PNPG-F tunggal ti feed brine ngaliwatan épék sinergis évaporasi sarta netes tambahan. Panulis ngabayangkeun aplikasi poténsial anu hadé pikeun sistem anu didorong ku sinar panonpoé anu éfisién pisan dina sababaraha aplikasi perawatan cai. Panalitian ieu diterbitkeun salaku makalah anu judulna "Daun Tutuwuhan diideuan nyucikeun sinar panonpoé pikeun produksi cai bersih efisiensi tinggi" dina komunikasi Nature subjournal Nature.
- Kamajuan Élmu: Jaringan polimér anu hydratable tina hidrogél nyerep cahaya pikeun pamurnian cai surya
Évaporasi cai surya pikeun purifikasi cai mangrupikeun téknologi anu ngajangjikeun pikeun produksi cai tawar. Sanajan kitu, generasi uap panonpoé téh énergi intensif, hasilna produksi cai low dina terangan alam. Ku alatan éta, aya kabutuhan gede pikeun ngembangkeun bahan anyar nu bisa ngurangan paménta énergi pikeun évaporasi cai jeung ngagancangkeun purifikasi cai surya. Grup Profesor Guihua Yu di Austin, Texas, AS, ngalaporkeun hidrogél nyerep cahaya anu kacida hidrasi (h-LAH) anu diwangun ku polivinil alkohol sareng kitosan salaku tulang tonggong hidrasi sareng polypyrrole salaku panyerep cahaya, anu tiasa nganggo kirang énergi (<50% tina volume cai) pikeun nguapkeun cai. Ieu nunjukkeun yén ngaronjatna kapasitas hidrasi h-LAH bisa ngarobah kaayaan cai sarta sawaréh ngaktifkeun cai, kukituna facilitating évaporasi cai. h-LAH ningkatkeun produksi uap surya ka laju catetan ~3.6 kg/m2/jam dina 1 panonpoé. évaporasi cai surya basis h-LAH ogé exhibited durability jangka panjang sarta sipat antifouling ngalawan rereged ionik kompléks. Panaliti ieu diterbitkeun dina makalah anu judulna "Daun Tutuwuhan diideuan nyucikeun sinar panonpoé pikeun produksi cai bersih efisiensi tinggi" dina Sciencelmu Subjournal Science Advances.
- Angew: Bahan COF kalayan superhydrophilicity sareng nyerep cahaya panjang gelombang lega pikeun évaporasi cai photothermal
Hidrofobik alamiah sareng nyerep cahaya terbatas tina polimér organik porous, khususna di daérah infra-beureum (NIR), mangrupikeun dua bottlenecks anu ngahalangan aplikasina dina generasi uap surya (SSG). Panaliti dina grup Xiaoli Yan di Universitas Jilin parantos ngembangkeun kerangka organik kovalén (COF) dumasar kana 1,4,5,8 tetrakis (phenylamino) antrasena-9,10-dione (TPAD) (TPAD-COF), anu dicirikeun ku superhydrophilicity sareng nyerep cahaya lega anu nutupan SSG ti sakumna daérah UV / katingali. TPAD-COF, salaku bahan konversi photothermal efisien tanpa aditif nanaon, némbongkeun évaporasi cai alus teuing tina 1.42 kg / m2 / h sarta ngahontal efisiensi konversi énergi tinggi 94% dina hiji irradiation inténsitas surya. Perluasan salajengna tina rentang nyerep cahaya COF dumasar TPAD kahontal ku modifikasi pasca sintétik molekul BF2 chelated. Percobaan kontrol sistematis jeung analisis mastikeun yén hydrophilicity tina bahan konversi photothermal muterkeun hiji peran leuwih dominan dina COFs basis TPAD ayeuna dipaké pikeun évaporasi cai photothermal. Karya panalungtikan, judulna "Superhydrophilic2D Covalent Organic Frameworks as Broadband Absorbers for Efficient Solar Steam Generation," dipedalkeun dina jurnal internasional tingkat luhur Angewise. Karya ieu diterbitkeun dina jurnal internasional luhur Angew. Kimia. Int. Ed.
- JACS: Hydrophilic-hydrophobic dual-region COF/graphene hydrogél pikeun évaporasi cai photothermal
Évaporasi cai surya mangrupikeun téknologi pangolah cai anu lestari anu tiasa ngabantosan ngirangan kakurangan cai global. Nanging, téknologi ieu nyanghareupan tangtangan anu ageung kusabab konsumsi énergi anu luhur sareng tingkat évaporasi anu rendah tina évaporasi cai. Grup Prof Arne Thomas di Universitas Téknis Berlin, Jérman, ngalaporkeun hiji kerangka organik kovalén (COF) / graphene dual-wewengkon hydrogél nu ngandung duanana wewengkon hidrofilik jeung hidrofobik dina hiji bahan ngaliwatan strategi tumuwuhna in situ basajan. COF hidrofilik nyertakeun sabagian wewengkon graphene hidrofobik. Ku kontrol tepat dua wewengkon wetting, hidrogel hibrid nembongkeun Panén lampu éféktif, wettability tunable, eusi cai dioptimalkeun, sarta ngurangan sarat énergi pikeun évaporasi cai. Salaku absorber solar, nu hydrogel dual-wewengkon ngahontal laju generasi uap nepi ka 3.69 kg / m2 / h pikeun 1 irradiation surya (1kw / m2), nu comparable jeung bahan canggih lianna. Salaku tambahan, évaporator hydrogel ieu tiasa dianggo pikeun ngahasilkeun cai anu tiasa diinum tina cai laut sareng limbah, nunjukkeun poténsi perawatan cai. Karya panalungtikan ieu diterbitkeun dina jurnal JACS salaku "A Covalent Organic Framework / Graphene Dual-Region Hydrogel for Enhanced Solar-Driven Water Generation", JACS, jurnal internasional luhur.
- Kamajuan Élmu: Water lily blade structure-inspired high-efficiency high-efficiency photothermal water evaporator
Dina taun-taun ayeuna, generasi uap surya antarmuka parantos nunjukkeun poténsi anu saé pikeun ngahontal efisiensi konversi énergi anu luhur pikeun desalinasi sareng perawatan cai limbah. Tapi, laju évaporasi anu luhur henteu tiasa dipertahankeun kusabab akumulasi anu teu tiasa dihindari tina fouling atanapi uyah dina panyerep surya. Degradasi digancangan nalika konsentrasi solute ningkat. Pikeun ngatasi masalah ieu, grup Prof. Jia Zhu di Universitas Nanjing, diideuan ku struktur daun bakung cai, ngarancang struktur multi-tahap (Water-lily-inspired Hierarchical Structure (WHS) alat konversi photothermal-vapor, anu tiasa ngahontal efisiensi konversi photothermal 80% nalika ngarawat 10 wt% tina cai limbah anu kentel pisan. efisiensi konversi photothermal teu ngurangan sacara signifikan salila perlakuan brine kacida kentel jeung wastewater nepi ka évaporasi geus réngsé (ie, "enol ngurangan"), sarta beungeutna tetep bersih karya ieu diterbitkeun dina Science Advance dina judul "A Water-lily-diideuan Hierarchical Design for Stable and Efficient Solar Evaporation of High Salinity Brine".
- Énergi Nano: Molybdenum disulfide pikeun évaporasi cai photothermal
Panaliti dina grup Lifeng Wan di Deakin University's Institute for Frontier Materials parantos ngembangkeun séri logam transisi disulfida sareng heterostructures nitride anu beunghar nitrogén pikeun évaporasi cai surya ngaliwatan transformasi kristal parsial. Khususna, heterostructures 2D canggih ieu némbongkeun nyerep spéktral ditingkatkeun dina rentang infra red jeung stabilitas kimiawi alus teuing dina leyuran béda, kaasup cai, asam jeung basa. Anu langkung penting, kusabab inténsitas nyerep spéktral anu ditingkatkeun sareng ngirangan leungitna panas, MoS2-Mo5N6/busa melamin (MF) alat termal surya némbongkeun laju évaporasi tinggi (2.31 kg m-2h-1) jeung efisiensi konversi (106.6%), nu 1.4 jeung 4.7 kali leuwih luhur ti maranéhanana MoS2 / MF jeung MF / alat surya cai, mungguh. Karya ieu nyadiakeun runtuyan canggih 2D-2D TMDs-euyeub nitrogén heterostructures nitride kalawan kinerja photothermal alus teuing pikeun generasi cai surya. Karya ieu diterbitkeun dina énergi Nano, jurnal internasional luhur, salaku "Advanced 2D-2D heterostructures transisi logam dichalcogenides jeung nitrogén-euyeub nitrides pikeun generasi cai surya".
Téknologi évaporasi cai photothermal surya diperkirakeun ngabéréskeun kakurangan global cai bersih, anu kedah direngsekeun ayeuna nyaéta persiapan bahan photothermal béaya rendah, operasi efisiensi tinggi, ogé stabilitas sareng portabilitas pamakean dina lingkungan aplikasi praktis, ngarepkeun hasil anu langkung seueur di hareup pikeun kapentingan awal sadaya umat manusa!
Kanggo inpo nu langkung lengkep ihwal Melamin Foam, mangga hubungi kami di [email dijaga] atanapi sora ka kami: + 86-28-8411-1861.
Sababaraha gambar sareng téks diproduksi tina Internét, sareng hak ciptana milik pangarang asli. Upami aya palanggaran, mangga ngahubungi kami pikeun ngahapus.