Была достигнута скорость производства водяного пара в 4-5 раз выше, чем при прямом испарении. Двухмиллиметровый слой этого материала может поглощать 99% энергии солнечного спектра
По некоторым оценкам, к 2040 году четверть детей по всему миру будет проживать в регионах с нехваткой чистой питьевой воды. Опреснение морской воды или очистка сточных вод являются двумя возможными способами смягчения этой ситуации, и поэтому исследователи из Линчёпингского университета разработали дешевое и экологичное устройство - парогенератор, использующий энергию солнечного света. Подробности этой работы опубликованы в журнале Advanced Sustainable Systems.
«Была достигнута скорость производства пара в 4-5 раз выше, чем при прямом испарении воды».
На основе целлюлозы
В стабильной среде скорость испарения зависит от следующих трех ключевых факторов:
- способность абсорбера к преобразованию солнечной энергии в тепловую;
- площадь поверхности испарения;
- концентрация тепловой энергии, необходимой для испарения.
Для начала, чтобы достичь высокой скорости преобразования солнечной тепловой энергии в испарение воды, было исследовано большое разнообразие фототермических материалов, в том числе плазмонных поглотителей, металлических наночастиц, структур на основе углерода и композитных материалов.
Разработанный парогенератор состоит из аэрогеля, в котором содержатся структурные компоненты на основе целлюлозы с включениями органического полимера PEDOT: PSS - поли (3,4-этилендиокситиофен): полистиролсульфонат на водной основе. Полимер обладает способностью поглощать солнечное излучение, в том числе инфракрасную часть спектра, в котором сосредоточена большая часть тепловой энергии. Аэрогель имеет пористую наноструктуру, означающую, что он может впитывать большое количество воды.
«Двухмиллиметровый слой этого материала может поглощать 99% энергии солнечного спектра».
Между водой и аэрогелем расположена пористая изолирующая пена, которая позволяет парогенератору удерживаться на плаву. Тепло от солнца испаряет воду, оставляя после себя соль и всё остальное.
Прочный материал
«Аэрогель долговечен и может быть подвергнут очистке, например, соленой водой, так что его можно использовать снова немедленно. Этот процесс может повторяться множество раз. Вода, выходящая из системы, имеет высокое качество и пригодна для питья».
«Все используемые материалы экологически чистые - наноцеллюлоза и полимер, которые практически безвредны для окружающей среды и человека. Количество самого материала также очень небольшое: аэрогель на 90% состоит из воздуха. Результаты могут помочь решить проблемы с водой миллионам людей, не имеющим к ней доступ».
Источник: Linköping University
Написать комментарий