Kekurangan banyu seger minangka tantangan sing saya tambah serius kanggo pembangunan sosial. Kacarita 29% saka populasi global ora duwe banyu ngombe sing aman, lan panjaluk banyu resik isih saya tambah amarga tuwuhing populasi lan masalah lingkungan. Banyu resik sing ana gandhengane karo sanitasi penting banget ing konteks wabah penyakit koronavirus (pneumonia Neocoronavirus). Penguapan banyu tenaga surya dianggep minangka salah sawijining teknologi sing paling njanjeni kanggo ngasilake banyu resik saka banyu segara lan banyu limbah nggunakake sinar matahari minangka siji-sijine input energi. Teknologi kasebut gumantung banget marang penyerap solar, sing dadi evaporator kanggo ngowahi energi surya dadi panas kanggo ngasilake uap. Kanggo entuk tingkat penguapan banyu sing dhuwur lan efisiensi konversi panas solar, materi sing becik kudu duwe sawetara saka sudhut absorbance kanggo irit nggunakke bagean gedhe saka spektrum solar, konduktivitas termal kurang kanggo nyuda mundhut panas, lan telung dimensi (3D) saluran keropos kanggo transportasi banyu efisien. Nganti saiki, para ilmuwan wis ngembangake macem-macem bahan fototermal adhedhasar karbon (umpamane, graphene utawa karbon nanotube), polimer, logam lan oksida logam lan hibrida, lsp.
Para ilmuwan wis kerja keras kanggo njelajah lan nggawe akeh terobosan ing taun-taun pungkasan, mula ayo sinau saka sawetara publikasi topikal babagan kemajuan riset ing generasi banyu resik fototermal ing taun-taun pungkasan.
- Komunikasi Alam: Godhong tanduran menehi inspirasi kanggo pembersih banyu kanthi tenaga surya, kanthi efisiensi dhuwur
Godhong-godhong tanduran vaskular alami gumantung marang bedane tekanan osmotik, transpirasi, lan ekskresi kanggo ngasilake ton banyu resik, sing didayani dening sinar srengenge. Ka inspirasi saka iki, para peneliti ing klompok Chun Li ing Universitas Qinghua wis nglaporake pemurni sing digerakake sinar srengenge kanggo pemurnian lan produksi banyu sing efisien. Pemurni sing digerakake sinar srengenge iki nduweni hidrogel poli(N-isopropilakrilamida) (PN) sing responsif suhu negatif sing dipasang ing balung mburi busa melamin superhidrofilik lan dilapisi membran filter graphene (PG) sing dimodifikasi PNIPAm ing sisih njaba. Simulasi dinamika molekuler lan asil eksperimen nuduhake yen sifat superhidrofilik saka balung mburi melamin sing relatif kaku kanthi signifikan nyepetake tingkat pembengkakan/penghilangan pembengkakan pemurni PNPG-F. Ing sangisore iradiasi intensitas sinar srengenge sing padha, struktur sing direkayasa kanthi rasional iki nyedhiyakake koleksi 4.2 kg/m2/jam lan penghapusan ion > 99% kanggo siji PNPG-F saka umpan brine liwat efek sinergis penguapan lan tambahan tetes. Penulis mbayangake aplikasi potensial sing gedhe kanggo sistem sing digerakake sinar srengenge sing efisien banget iki ing macem-macem aplikasi pangolahan banyu. Panliten iki diterbitake minangka makalah kanthi irah-irahan "Godhong tanduran sing diilhami saka pemurni sing didorong dening srengenge kanggo produksi banyu resik kanthi efisiensi dhuwur" ing subjurnal komunikasi Nature.
- Kemajuan Ilmu: Jaringan polimer sing bisa dihidrasi kanthi hidrogel sing nyerep cahya kanggo pemurnian banyu solar
Penguapan banyu solar kanggo pemurnian banyu minangka teknologi sing apik kanggo produksi banyu tawar. Nanging, generasi uap solar akeh energi, nyebabake produksi banyu kurang ing wayah awan alami. Mula, perlu banget ngembangake bahan anyar sing bisa nyuda kabutuhan energi kanggo penguapan banyu lan nyepetake pemurnian banyu solar. Klompok Profesor Guihua Yu ing Austin, Texas, AS, nglaporake hidrogel penyerap cahya (h-LAH) sing terhidrasi banget sing kasusun saka polivinil alkohol lan kitosan minangka tulang punggung hidrasi lan polypyrrole minangka penyerap cahya, sing bisa nggunakake energi kurang (<50% saka volume banyu) kanggo nguap banyu. Iki nuduhake yen nambah kapasitas hidrasi h-LAH bisa ngganti kahanan banyu lan sebagian ngaktifake banyu, saéngga nggampangake penguapan banyu. h-LAH nambah produksi uap solar menyang tingkat rekor ~ 3.6 kg / m2 / h ing 1 srengenge. Penguapan banyu solar basis h-LAH uga nuduhake daya tahan jangka panjang lan sifat antifouling marang rereged ion kompleks. Panliten kasebut diterbitake ing makalah kanthi irah-irahan "Daun tanduran inspirasi sinar srengenge-driven purifier kanggo dhuwur-efficiency produksi banyu resik" ing Science subjournal Science Advances ".
- Angew: Bahan COF kanthi superhydrophilicity lan panyerepan cahya dawa gelombang sing amba kanggo penguapan banyu fototermal
Hidrofobik lan panyerepan cahya sing winates saka polimer organik keropos, utamane ing wilayah inframerah cedhak (NIR), minangka rong kemacetan sing ngalangi aplikasi kasebut ing generasi uap surya (SSG). Peneliti ing klompok Xiaoli Yan ing Universitas Jilin wis ngembangake kerangka organik kovalen (COF) adhedhasar 1,4,5,8 tetrakis (phenylamino) antrasena-9,10-dione (TPAD) (TPAD-COF), sing ditondoi kanthi superhydrophilicity lan panyerepan cahya sing amba sing nutupi SSG saka kabeh wilayah UV / visible NIR. TPAD-COF, minangka bahan konversi photothermal efisien tanpa aditif sembarang, nuduhake penguapan banyu banget saka 1.42 kg / m2 / h lan entuk efisiensi konversi energi dhuwur saka 94% ing siji iradiasi intensitas solar. Ekstensi luwih saka sawetara panyerepan cahya COF adhedhasar TPAD digayuh kanthi modifikasi pasca sintetik molekul BF2 chelated. Eksperimen lan analisis kontrol sistematis ngonfirmasi yen hidrofilik saka materi konversi fototermal nduweni peran sing luwih dominan ing COF berbasis TPAD saiki sing digunakake kanggo penguapan banyu fototermal. Karya riset, kanthi irah-irahan "Kerangka Organik Kovalen Superhydrophilic2D minangka Penyerap Broadband kanggo Generasi Uap Surya sing Efisien," diterbitake ing jurnal internasional tingkat paling dhuwur Angewise. Karya kasebut diterbitake ing jurnal internasional paling dhuwur Angew. Chem. Int. Ed.
- JACS: Hydrophilic-hydrophobic dual-region COF/graphene hydrogel kanggo penguapan banyu fototermal
Penguapan banyu solar minangka teknologi perawatan banyu sing bisa mbantu nyuda kekurangan banyu global. Nanging, teknologi iki ngadhepi tantangan gedhe amarga konsumsi energi sing dhuwur lan tingkat penguapan banyu sing sithik. Klompok Prof. Arne Thomas ing Universitas Teknik Berlin, Jerman, nglaporake kerangka organik kovalen (COF) / graphene hidrogel wilayah dual sing ngemot wilayah hidrofilik lan hidrofobik ing siji materi liwat strategi pertumbuhan in situ sing prasaja. COF hidrofilik nyakup bagéan saka wilayah graphene hidrofobik. Kanthi kontrol sing tepat ing rong wilayah wetting, hidrogel hibrida nuduhake panen cahya sing efektif, keluwesan sing bisa diatur, konten banyu sing dioptimalake, lan nyuda kabutuhan energi kanggo penguapan banyu. Minangka absorber solar, hidrogel dual-wilayah entuk tingkat generasi uap nganti 3.69 kg / m2 / h kanggo 1 iradiasi solar (1kw / m2), kang iso dibandhingke karo bahan maju liyane. Kajaba iku, evaporator hidrogel iki bisa digunakake kanggo ngasilake banyu sing bisa diombe saka banyu segara lan limbah, nuduhake potensial perawatan banyu. Karya riset diterbitake ing jurnal JACS minangka "A Covalent Organic Framework / Graphene Dual-Region Hydrogel for Enhanced Solar-Driven Water Generation", JACS, jurnal internasional paling dhuwur.
- Kamajuan Ilmu: Water lily blade structure-inspirasi dhuwur-efficiency photothermal water evaporator
Ing taun-taun pungkasan, generasi uap solar antarmuka wis nuduhake potensial gedhe kanggo entuk efisiensi konversi energi sing dhuwur kanggo desalinasi lan perawatan banyu limbah. Nanging, tingkat penguapan sing dhuwur ora bisa dijaga amarga akumulasi fouling utawa uyah ing absorber solar sing katon ora bisa dihindari. Degradasi dipercepat nalika konsentrasi solute mundhak. Kanggo ngatasi masalah iki, klompok Prof. Jia Zhu ing Universitas Nanjing, sing diilhami dening struktur godhong lily banyu, ngrancang struktur multi-tahap (Water-lily-inspired Hierarchical Structure (WHS) piranti konversi fototermal-uap, sing bisa entuk efisiensi konversi fototermal 80% nalika ngolah 10 wt% saka banyu uyah sing konsentrasi banget. efisiensi konversi photothermal ora suda Ngartekno sak perawatan saka brine Highly klempakan lan banyu sampah nganti penguapan rampung (ie, "nol discharge"), lan lumahing tetep resik ing Science Advance judhul "A Water-lily-inspirasi Hierarchical Design for Stable and Efficient Solar Evaporation of High Salinity Brine".
- Energi nano: Molybdenum disulfide kanggo penguapan banyu fototermal
Para peneliti ing klompok Lifeng Wan ing Institute for Frontier Materials Universitas Deakin wis ngembangake seri heterostruktur disulfida logam transisi lan nitrida sing sugih nitrogen kanggo penguapan banyu surya liwat transformasi kristal parsial. Utamane, heterostruktur 2D canggih iki nuduhake penyerapan spektral sing luwih apik ing rentang inframerah lan stabilitas kimia sing apik banget ing macem-macem larutan, kalebu banyu, asam, lan basa. Sing luwih penting, amarga intensitas penyerapan spektral sing luwih apik lan mundhut panas sing suda, piranti termal surya MoS2-Mo5N6/ busa melamin (MF) nuduhake tingkat penguapan sing dhuwur (2.31 kg m-2h-1) lan efisiensi konversi (106.6%), sing 1.4 lan 4.7 kali luwih dhuwur tinimbang piranti surya MoS2/MF lan MF/banyu. Karya iki nyedhiyakake seri heterostruktur nitrida sugih nitrogen TMD 2D-2D canggih kanthi kinerja fototermal sing apik banget kanggo pembangkitan banyu surya. Karya iki diterbitake ing Nano energy, jurnal internasional paling dhuwur, kanthi irah-irahan "Advanced 2D-2D heterostructures of transition metal dichalcogenides and nitrogen-rich nitrides for solar water generation".
Teknologi penguapan banyu photothermal solar wis samesthine kanggo ngatasi kekurangan global banyu resik, apa sing kudu ditanggulangi saiki yaiku persiapan bahan photothermal sing murah, operasi efisiensi dhuwur, uga stabilitas lan portabilitas panggunaan ing lingkungan aplikasi praktis, looking forward kanggo asil liyane ing mangsa ngarep kanggo entuk manfaat awal kabeh manungsa!
Kanggo informasi luwih lengkap babagan Busa Melamin, hubungi kita ing [email protected] utawa hubungi kita ing: +86-28-8411-1861.
Sawetara gambar lan teks diprodhuksi saka Internet, lan hak cipta kagungane penulis asli. Yen ana pelanggaran, hubungi kita kanggo mbusak.