Évaporasi antarmuka anu didorong ku surya (SIE) dianggap salah sahiji téknologi anu paling ngajangjikeun pikeun ngirangan kakurangan cai tawar kusabab kamampuanna pikeun ngagunakeun énergi surya sacara efisien pikeun ngahasilkeun cai tawar. Salian ti éta, évaporator surya gaduh kaunggulan anu unik dina ngolah cai limbah uyah anu kentel . Prosés évaporasi ngan ukur ngahasilkeun kristal uyah salaku produk sampingan, sahingga henteu ngahasilkeun cairan. Nanging, akumulasi uyah dina évaporator bakal ngahalangan panyerepan cahaya sareng mangaruhan kaluarna uap, anu pamustunganana nyababkeun panurunan kinerja évaporator atanapi bahkan kagagalan.
Pikeun ngaleungitkeun masalah ieu, sababaraha panalungtik ngajukeun strategi "sirkulasi uyah". Hartina, jalur sirkulasi dirancang pikeun solusi pikeun ngidinan ion uyah ngalir deui kana brine nu, kukituna nyegah uyah tina crystallizing dina beungeut évaporasi, kukituna achieving évaporasi kontinyu sarta stabil. Sanajan kitu, metoda ieu bakal ngabalukarkeun salinitas leyuran naek, sarta masalah kristalisasi uyah masih teu bisa dihindari.
Solusi anu sanésna nyaéta strategi "salting out". Nyaéta, strukturna diatur supados uyah preferentially crystallized di wewengkon non-évaporasi, kukituna ngurangan dampak kristalisasi uyah on kinerja évaporasi, kukituna achieving kempelan simultaneous uyah jeung cai tawar. Sanajan kitu, strategi "salting out" masih nyanghareupan sababaraha tantangan parna dina aplikasi praktis.
Kahiji, angkutan brine hiji-dimensi ngawatesan kapasitas nyerep, nyata ngurangan laju évaporasi sakabéh. Bréh, strategi kristalisasi uyah merlukeun panyabutan biasa kristal uyah, nu hese layu atawa gugur otomatis tina beungeut evaporator alatan adhesion kuat maranéhanana. Lamun uyah disimpen teu dihapus dina waktu, kinerja évaporasi inevitably bakal ngurangan. Sajaba ti éta, loba evaporators solar efisiensi tinggi merlukeun prosés persiapan bahaya atawa consuming waktu, kayaning tekanan tinggi, vakum low, atawa perlakuan panas-suhu luhur.
Ku alatan éta, ngamekarkeun hiji evaporator surya awét pikeun ngahontal jangka panjang, efisien, sarta stabil évaporasi cai sarta ngumpulkeun uyah ngaliwatan prosés préparasi basajan pikeun nol desalination ngurangan cair mangrupa tujuan ilmiah unachieved.
Dumasar kana tantangan di luhur, tim peneliti Universitas Médis Kahiji Shandong nyiapkeun tilu diménsi gradién graphene spiral airgel evaporator, nu bisa ngahontal évaporasi solar efisien cai uyah-konsentrasi tinggi sarta ngahontal enol ngurangan cair.
Dina raraga minuhan sarat stringent of evaporators surya dina watesan nyerep solar efisien, utilization énergi pinuh, résistansi uyah alus teuing jeung stabilitas jangka panjang, desain proyék utamana museurkeun kana opat titik konci handap:
Fokus kana desain struktural sareng ningkatkeun stabilitas kimiawi
Evaporator kedah ngagaduhan struktur jaringan anu kuat sareng stabilitas kimiawi, anu penting pisan pikeun ngahontal desalinasi surya jangka panjang, efisien sareng stabil. Ku alatan éta, aranjeunna milih busa melamin anu murah, super-hidrofilik, porositas tinggi sareng tahan banting salaku rorongkong pendukung evaporator surya.
Aranjeunna teras diajar sipat mékanis graphene aerogels kalayan busa melamin salaku rorongkong dina sababaraha mode, kaasup komprési, bending, jeung tegangan, pikeun comprehensively evaluate sipat mékanis maranéhanana.
Pikeun langkung marios kateguhan sareng daya tahanna dina kaayaan aplikasi anu saleresna, tim panaliti ngalaksanakeun tés dina sababaraha kaayaan anu ekstrim.
Hususna, aranjeunna sababaraha kali ngabengkokkeun sampel 20 kali dina hawa sareng cai, ngerendamna dina larutan asam sareng basa , teras nempatkeunana dina lingkungan anu keras sapertos suhu anu luhur sareng pengadukan ultrasonik.
Saatos tés anu ketat ieu, aranjeunna henteu mendakan parobihan anu signifikan dina penampilan sampel sareng struktur mikro, anu pinuh nunjukkeun daya tahan sareng stabilitas struktural anu saé.
Fokus kana nyederhanakeun sareng ningkatkeun ékonomi prosés manufaktur
Pikeun ngahontal kesederhanaan sareng ékonomi dina prosés manufaktur évaporator sareng ngahindarkeun panggunaan alat anu mahal, aranjeunna ngarancang léngkah-léngkah persiapan ieu:
Hambalan munggaran nyaéta pencét panas
Ngagunakeun téhnologi mencét panas, tim peneliti dikomprés busa melamin of thicknesses béda pikeun ménta pilem melamin pre-dipencet kalayan ketebalan 1mm.
Salila prosés ieu, nalika babandingan ketebalan aslina sampel kana ketebalan anu dikomprés ahir ningkat, ukuran pori pilem melamin anu parantos dipencet diatur sacara saksama ti 150 μm dugi ka 20 μm , ngabentuk struktur jaringan gradien tilu diménsi anu unik.
Lengkah kadua nyaéta nyemprot permukaan
Anggo botol semprot pikeun nyemprotkeun suspénsi graphene oksida sacara rata dina permukaan pilem melamin anu parantos dipencet . Sebaran graphene oksida anu seragam dina pilem kahontal, anu ngawangun dasar pikeun réduksi surya salajengna.
Lengkah katilu nyaéta drying tekanan atmosfir
Saatos nyemprot, aranjeunna nempatkeun pilem langsung dina hawa pikeun pengeringan hawa alami. Léngkah ieu ngahindarkeun prosés persiapan anu rumit, nyéépkeun waktos sareng nyéépkeun énergi sapertos freeze drying, supercritical drying sareng ngagantian pelarut.
Lengkah kaopat nyaéta ngurangan cahya panonpoé
Nyaéta, ngagunakeun kaca pembesar pikeun museurkeun cahya panonpoé kana sampel. Dina pangaruh sinar ultraviolét, warna beungeut sampel gancang robah tina coklat jadi hideung, nunjukkeun yén graphene oksida geus hasil diréduksi jadi ngurangan graphene oksida.
Metoda réduksi surya ieu henteu ngan basajan pikeun beroperasi sarta ramah lingkungan, tapi ogé teu merlukeun pamakéan agén pangurangan kimiawi atawa prosés réduksi termal-suhu luhur, nyata ngurangan biaya produksi jeung polusi lingkungan.
Fokus kana nyerep tanaga surya anu efisien sareng ngaminimalkeun leungitna énergi
Evaporators surya teu ngan kudu nyerep tur ngarobah rupa-rupa tanaga surya kana énergi termal, tapi ogé ngaleutikan karugian énergi disababkeun ku pantulan diffuse jeung radiasi termal, sarta néwak énergi tambahan ti lingkungan. Prosés évaporasi dina panganteur surya dikawasa ku tilu fluks énergi: asupan tanaga surya, kaluaran énergi évaporasi, sarta énergi dissipated ka lingkungan.
Hanjakalna, evaporator surya dua diménsi konvensional nyanghareupan masalah dissipation énergi alatan bursa panas jeung lingkungan sabudeureun, sahingga hésé pikeun ngahontal efisiensi konversi solar-to-uap idéal 100%. Kontras, evaporators surya tilu diménsi bisa megatkeun wates teoritis efisiensi konversi solar-to-uap.
Pikeun ngurangan leungitna énergi disababkeun ku pantulan diffuse jeung radiasi termal dina beungeut luhur sampel tilu diménsi, tim dirancang tilu diménsi spiral kerung graphene aerogel.
Struktur ieu henteu ngan boga absorbance luhur sarta reflectivity handap, tapi tembok samping na oge bisa nyerep panas ambient jeung panas diffusely reflected ti handap, kukituna sangkan recovery énergi éféktif.
Fokus kana optimasi kasabaran uyah sareng manajemén kristalisasi uyah
Maksudna; ku ngarancang saluran angkutan unik, angkutan radial of brine diwanohkeun, nu ngabalukarkeun kristalisasi arah uyah. Desain ieu teu ngan éféktif nyegah uyah ti depositing na clogging dina beungeut evaporator, tapi ogé nyadar kempelan éféktif jeung utilization uyah, sahingga nyata ngaronjatkeun efisiensi tur kelestarian tina prosés desalination.
Sacara husus, aranjeunna ngarancang sareng nyiapkeun struktur jaringan graféna gradién tilu diménsi dumasar kana pilem porous melamin anu tos dipencet . Jaringan graféna gradién ieu, anu jarang di jero sareng padet di luar, tiasa ngabentuk bédana gaya kapiler radial, anu ngamajukeun transportasi radial brine. Nalika uap terus dihasilkeun, aliran radial brine ningkatkeun konsentrasi brine di daérah permukaan luar, nyababkeun uyah ngakristal arah dina permukaan luar tinimbang permukaan jero. Desain ieu mastikeun yén permukaan jero evaporator ngajaga daérah penguapan anu cekap, sahingga ngahontal penguapan surya anu efisien sareng stabil.
Perlu disebatkeun yén évaporator ngagunakeun sakumna permukaan luarna pikeun kristalisasi uyah, ngajantenkeun daérah kristalisasi langkung ageung tibatan évaporator kristalisasi arah anu sanés.
Kristal uyah utamana diwangun ku kristal uyah sacara bébas dipak kalawan pori loba pisan, nu mangpaat pikeun angkutan brine jeung sékrési uap.
Saterusna, alatan pangaruh cooling evaporative, suhu permukaan lapisan uyah leuwih handap suhu ambient. Karakteristik ieu ngamungkinkeun évaporator nyerep langkung seueur énergi ti lingkungan, teras ningkatkeun kinerja évaporasi.
Sumber artikel: Deep Tech
Grup panalungtikan: Grup Panalungtikan Tim Universitas Médis Kahiji Shandong
Artikel ieu dicutat tina: https://www.163.com/dy/article/J1RENDEH05119734.html
Kanggo inpormasi lengkep ngeunaan Busa Melamin SINOYQX, mangga ngahubungi kami di [email protected] atanapi nelepon 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.