Kolektahin ang solar energy para sa malinis na inuming tubig

Ang solusyon sa problema ng patuloy na lumalagong malinis na inuming tubig ay ang direktang teknolohiya ng paggawa ng solar steam, na nagbibigay-daan sa iyo upang alisin ang mga nakakasamang natutunaw na kontaminante mula sa tubig. May-akda: Lei Miao ng SIT

Sinusuri ng mga siyentista ang ilan sa pananaliksik sa likod ng teknolohiya na maaaring magpainit sa lumalaking krisis sa pag-inom ng tubig sa buong mundo.

Ang isang bago ngunit promising solusyon sa mga problema sa kakulangan ng tubig sa mundo ay maaaring paglilinis ng tubig gamit ang direktang solar steam. Ngunit habang ang mga mananaliksik ay patungo sa paggawa ng teknolohiyang ito na praktikal na nalalapat, ang linya ng tapusin ay mananatiling malayo. Ang bagong pagsasaliksik sa mga materyales sa solar na enerhiya at mga solar panel ng Elsevier ay magdadala sa amin sa pamamagitan ng bahagi ng hindi kapani-paniwalang landas sa pananaliksik na ito, na kasama ang mga diskarte sa disenyo ng aparato upang ma-optimize ang proseso ng pagbuo ng singaw.

Kung walang inuming tubig walang buhay. Gayunpaman, halos 1.1 bilyong tao sa buong mundo ang walang access sa sariwang tubig, at isa pang 2.4 bilyon ang nagdurusa mula sa mga sakit na naihahatid ng maruming inuming tubig. Ito ay sapagkat, bagaman ang agham ay nagbigay ng mga modernong pamamaraan ng paglilinis ng tubig, tulad ng distilasyon ng lamad at reverse osmosis, madalas silang mahirap ipatupad sa mga umuunlad na bansa, dahil sa kanilang mataas na gastos at mababang paggawa.

Ang higit pang mga nagsisimulang teknolohiya ay nagpapakita ng mga prospect bilang isang kahalili para sa mga nasabing rehiyon sa mundo: direkta sa pagbuo ng solar steam (DSSG). Nagbibigay ang DSSG ng koleksyon ng init ng araw upang gawing singaw ang tubig, sa gayon ay mawawala ito o matanggal ang iba pang mga natutunaw na impurities. Pagkatapos ay ang mga singaw ay pinalamig at nakolekta bilang purong tubig para magamit.

Ito ay isang simpleng teknolohiya, ngunit ang pangunahing hakbang – pagsingaw – ay lumilikha ng mga hadlang sa komersyalisasyon nito. Gamit ang magagamit na teknolohiya, ang kahusayan ng pagsingaw ay umabot sa isang limitasyong panteorya. Gayunpaman, hindi ito sapat para sa praktikal na pagpapatupad. Kinuha ang mga hakbang upang mapabuti ang disenyo ng aparato upang mabawasan ang pagkawala ng init ng araw bago ito umabot sa maramihang tubig, iproseso ang taguang init sa tubig, sumipsip at gumamit ng enerhiya mula sa kapaligiran, atbp. gawing buhayin ang teknolohiyang ito.

Sa isang bagong artikulo na inilathala sa “Solar Energy Materials and Solar Cells”, Propesor Lei Miao ng Shibaur Institute of Technology, Japan, kasama ang mga kasamahan na Xiaojiang Mu, Yufei Gu at Jianhua Zhou ng University of Electronic Technology, Guilfoon, China dalawang taon upang tumawid sa limitasyong panteorya na ito. “Ang aming layunin ay upang buod ang kasaysayan ng pagbuo ng mga bagong diskarte sa pagsingaw, ituro ang mga pagkukulang at hamon, at paunlarin ang mga hinaharap na lugar ng pagsasaliksik upang mapabilis ang praktikal na aplikasyon ng teknolohiya ng paglilinis ng DSSG,” sabi ni Prof. Miao.

Ang makabagong diskarte kung saan nagsisimula ang evolutionary saga na ito ay isang three-dimensional system na gumagamit ng isang suspensyon ng mga mahalagang metal o carbon nanoparticle sa halip na maramihang pagpainit upang makuha ang enerhiya ng solar, ilipat ang init sa tubig na nakapalibot sa mga maliit na butil na ito, at makabuo ng singaw. Bagaman pinatataas nito ang enerhiya na hinihigop ng system, mayroong isang malaking pagkawala ng init.

Upang malutas ang problemang ito, isang sistema ng “direktang pakikipag-ugnay” ay binuo, kung saan ang isang dalawang-layer na istraktura na may mga pores ng iba’t ibang laki ay sumasakop sa pangunahing tubig. Ang pang-itaas na layer na may mas malaking mga pores ay nagsisilbing isang absorber ng init at sa pamamagitan ng paghihiwalay ng singaw, habang ang mas mababang layer na may mas maliit na mga pores ay ginagamit upang magdala ng tubig mula sa maramihan hanggang sa itaas na layer. Sa sistemang ito ang contact sa pagitan ng pinainitang tuktok na layer at tubig ay puro, at ang mga pagkalugi sa init ay nabawasan hanggang sa humigit-kumulang na 15%.

Sumunod ay ang sistemang “2D-waterway” o “hindi direktang pakikipag-ugnay”, na higit na nagbawas sa pagkawala ng init sa pamamagitan ng pag-iwas sa pakikipag-ugnay sa pagitan ng solar energy absorber at maramihang tubig. Naging daan ito para sa pangwakas na pag-unlad ng sistemang “1D waterway”, na inspirasyon ng natural na proseso ng pagdadala ng tubig sa mga halaman batay sa pagkilos ng capillary. Ang sistemang ito ay sumasalamin ng isang kahanga-hangang rate ng pagsingaw na 4.11 kg m-2h-1, halos tatlong beses sa limitasyong panteorya, at isang pagkawala ng init na 7% lamang.

Sinundan ito ng pamamaraan ng pagkontrol sa pag-iniksyon, kung saan ang kontroladong pag-spray ng tubig sa anyo ng pag-ulan sa sumisipsip ng solar na enerhiya ay nagpapahintulot sa pagsipsip nito, na gumagaya tulad ng sa lupa. Nagreresulta ito sa isang rate ng pagsingaw na 2.4 kg m-2h-1 na may kahusayan sa conversion na 99% mula sa solar energy hanggang sa singaw ng tubig.

Sa kahanay, ang mga diskarte ay binuo upang makakuha ng karagdagang enerhiya mula sa kapaligiran o mula sa pangunahing tubig mismo at upang makuha ang tagong init mula sa mataas na temperatura na singaw upang mapabuti ang rate ng pagsingaw. Binubuo rin ang mga pamamaraan upang mabawasan ang enerhiya na kinakailangan para sa pagsingaw, tulad ng hydrated at light-absorbing aerogels, isang polyurethane sponge na may carbon black nanoparticles, at carbon-coated wood (CD), na naglalaman ng solar energy at tubig. sumingaw

Mayroong maraming iba pang tulad ng mga diskarte sa disenyo, at ilan pa ay dapat. Maraming mga mahahalagang isyu ang kailangan pang tugunan, tulad ng kondensyong koleksyon ng tubig, tibay ng mga materyales at pagpapanatili kapag nag-a-apply sa mga panlabas na lugar sa ilalim ng pagbabagu-bago ng hangin at panahon.

Gayunpaman, ang bilis ng pag-usad sa teknolohiyang ito ay matagal nang huli. “Ang landas sa praktikal na pagpapatupad ng DSSG ay puno ng mga problema,” sabi ni Prof. Miao. “Ngunit dahil sa mga pakinabang nito, malamang na ito ay magiging pangunahing solusyon sa aming problema ng lumalaking kakulangan sa inuming tubig.”

Sanggunian: “Mga Istratehiya para sa Pagwasak sa Teoretikal na Limitasyon ng Pagsingaw sa Direktang Henerasyon ng Solar” Xiaojiang Mu, Yufei Gu, Penfei Wang, Anyun Wei, Yongzhi Tian, ​​Jianhua Zhou, Yulian Chen, Jiahong Zhang, Zhytian Song, Jing Xing Liu, Ling Lei Miao, Oktubre 19, 2020, Mga materyales sa enerhiya ng solar at mga solar panel.
DOI: 10.1016 / j.solmat.2020.110842

Pagpopondo: Pambansang Key Program sa Pananaliksik at Pag-unlad ng Tsina, Guangxi Science Foundation ng Tsina, Programang Pananaliksik at Pag-unlad ng Teknolohiya ng Guangxi.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pagkuha ng Impormasyon sa Kasaysayan ng Neanderthal na Populasyon Gamit ang Sinaunang Nuclear DNA Mula sa Mga Ciment Sediment

Gallery sa lugar ng yungib ng mga estatwa sa hilagang Espanya. Kredito: Javier Trueba - Madrid Scientific Films Ang Mitochondrial DNA ng mga archaic...

Kung Paano Maaaring Lumaki ang Iba Pang Mga Karamdaman na Fungi Sa Maliit na Puwang

Ang isang pangkat na pinangunahan ng Tsukuba University ay natagpuan ang isang makabuluhang pagkakaiba na nagpapaliwanag kung bakit ang ilang mga species ng fungi...

Para sa Mga Tatanggap ng Transplant, Isang Pangatlong Dosis ng Bakuna sa COVID Maaaring Mag-alok ng Mas mahusay na Proteksyon

Ipinakita ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins Medicine na tatlong dosis ng bakuna laban sa SARS-CoV-2-ang virus na sanhi ng pagtaas ng antas ng...

Ang mga sigla ng usok na nasa daang siglo na napanatili sa niyebe ay nagbubunyag ng isang maalab na nakaraan – at ang hinaharap...

Inisyu ni Harvard John a. Paulson School of Engineering at Applied Science Hunyo 18, 2021 Ang usok mula sa mga wildfires na gawa ng tao...

Inihanda ng NASA ang “Moonikin” na kumander para sa Artemis 1 lunar na misyon

Sa larawang ito, sinusubukan ng mga inhinyero ang isang pagsubok na panginginig ng boses sa upuan ng Orion at ang Chemini Space Center -...

Newsletter

Subscribe to stay updated.