Penguapan antarmuka sing didorong dening surya (SIE) dianggep minangka salah sawijining teknologi sing paling njanjeni kanggo ngatasi kekurangan banyu tawa amarga kemampuane kanggo nggunakake energi surya kanthi efisien kanggo ngasilake banyu tawa. Kajaba iku, evaporator surya duwe kaluwihan unik kanggo ngolah banyu limbah uyah sing pekat . Proses penguapan mung ngasilake kristal uyah minangka produk sampingan, saengga ora ana debit cairan. Nanging, akumulasi uyah ing evaporator bakal ngalangi penyerapan cahya lan mengaruhi metune uap, sing pungkasane nyebabake penurunan kinerja penguapan evaporator utawa malah kegagalan.
Kanggo ngatasi masalah iki, sawetara peneliti ngusulake strategi "sirkulasi uyah". Yaiku, jalur sirkulasi dirancang kanggo solusi supaya ion uyah mili bali menyang brine, saéngga nyegah uyah saka kristalisasi ing permukaan penguapan, saéngga entuk penguapan sing terus-terusan lan stabil. Nanging, cara iki bakal nyebabake salinitas larutan mundhak, lan masalah kristalisasi uyah isih ora bisa dihindari.
Solusi liyane yaiku strategi "salting out". Sing, struktur diatur supaya uyah wis preferentially crystallized ing wilayah non-penguapan, mangkono ngurangi impact saka kristalisasi uyah ing kinerja penguapan, saéngga nampa koleksi simultaneous saka uyah lan banyu seger. Nanging, strategi "salting out" isih ngadhepi sawetara tantangan abot ing aplikasi praktis.
Kaping pisanan, transportasi brine siji-dimensi mbatesi kapasitas nyerep, kanthi signifikan nyuda tingkat penguapan sakabèhé. Sareh, strategi kristalisasi uyah mbutuhake reguler mbusak kristal uyah, kang angel tiba mati kanthi otomatis saka lumahing evaporator amarga adhesion kuwat. Yen uyah setor ora dibusak ing wektu, kinerja penguapan mesthi bakal suda. Kajaba iku, akeh evaporator solar kanthi efisiensi dhuwur mbutuhake proses persiapan sing mbebayani utawa mbutuhake wektu, kayata perawatan panas tekanan dhuwur, vakum kurang, utawa suhu dhuwur.
Mulane, ngembangaken evaporator solar awet kanggo entuk long-term, efisien, lan stabil penguapan banyu lan koleksi uyah liwat proses preparation prasaja kanggo nol discharge desalination Cairan punika goal ilmiah unachieved.
Adhedhasar tantangan ing ndhuwur, tim riset saka Shandong First Medical University nyiapake gradien telung dimensi graphene spiral airgel evaporator, kang bisa entuk penguapan solar efisien banyu uyah konsentrasi dhuwur lan entuk nul discharge Cairan.
Kanggo nyukupi syarat evaporator solar sing ketat babagan panyerepan solar sing efisien, panggunaan energi lengkap, resistensi uyah sing apik lan stabilitas jangka panjang, desain proyek utamane fokus ing papat poin utama:
Fokus ing desain struktur lan nambah stabilitas kimia
Evaporator kudu nduweni struktur jaringan sing kuwat lan stabilitas kimia, sing penting banget kanggo entuk desalinasi surya jangka panjang, efisien lan stabil. Mulane, dheweke milih busa melamin sing murah, super-hidrofilik, porositas dhuwur lan tahan dhuwur minangka kerangka pendukung evaporator surya.
Dheweke banjur nyinaoni sifat mekanik aerogel graphene kanthi busa melamin minangka kerangka ing pirang-pirang mode, kalebu kompresi, mlengkung, lan ketegangan, kanggo ngevaluasi sifat mekanike kanthi lengkap.
Kanggo luwih verifikasi kekuwatan lan daya tahan ing kahanan aplikasi sing nyata, tim riset nindakake tes ing macem-macem kahanan sing ekstrem.
Sacara khusus, sampel kasebut dibengkokake kaping 20 ing udara lan banyu, direndhem ing larutan asam lan alkali , lan diselehake ing lingkungan sing atos kayata suhu dhuwur lan pengadukan ultrasonik.
Sawise tes sing ketat iki, ora ana owah-owahan sing signifikan ing tampilan sampel lan struktur mikro, sing nuduhake daya tahan lan stabilitas struktural sing apik banget.
Fokus ing simplifikasi lan dandan ekonomi proses manufaktur
Kanggo entuk kesederhanaan lan ekonomi ing proses manufaktur evaporator lan supaya ora nggunakake peralatan sing larang, dheweke ngrancang langkah-langkah persiapan ing ngisor iki:
Langkah pisanan yaiku mencet panas
Nggunakake teknologi panas mencet, tim riset teken umpluk melamin saka thicknesses beda kanggo njupuk film melamine wis dipencet karo kekandelan saka 1mm.
Sajrone proses iki, nalika rasio kekandelan asli sampel karo kekandelan kompresi pungkasan mundhak, ukuran pori film melamin sing wis dipres diatur kanthi apik saka 150 μm nganti 20 μm , mbentuk struktur jaringan gradien telung dimensi sing unik.
Langkah kapindho yaiku nyemprotake permukaan
Gunakake botol semprotan kanggo nyemprotake suspensi graphene oksida kanthi rata ing permukaan film melamin sing wis dipencet . Distribusi graphene oksida sing seragam ing film kasebut bisa digayuh, sing dadi dhasar kanggo reduksi surya sabanjure.
Langkah katelu yaiku pangatusan tekanan atmosfer
Sawise nyemprotake, film kasebut langsung diselehake ing udara kanggo pangatusan udara alami. Langkah iki ngindhari proses persiapan sing rumit, akeh wektu lan akeh energi kayata pangatusan beku, pangatusan superkritis lan panggantos pelarut.
Langkah kaping papat yaiku ngurangi sinar matahari
Yaiku, nggunakake kaca pembesar kanggo fokus sinar srengenge ing sampel. Ing tumindak sinar ultraviolet, werna lumahing sampel cepet ganti saka coklat kanggo ireng, nuduhake yen graphene oxide wis kasil suda kanggo suda graphene oxide.
Cara ngurangi solar iki ora mung prasaja kanggo operate lan lingkungan loropaken, nanging uga ora mbutuhake nggunakake agen ngurangi kimia utawa pangolahan abang termal suhu dhuwur, Ngartekno nyuda biaya produksi lan polusi lingkungan.
Fokus ing panyerepan energi solar efisien lan minimalake mundhut energi
Evaporators solar ora mung kudu nyerep lan ngowahi sawetara saka sudhut energi solar menyang energi termal, nanging uga nyilikake losses energi disebabake bayangan kasebar lan radiation termal, lan njupuk energi tambahan saka lingkungan. Proses penguapan ing antarmuka solar dikontrol dening telung fluks energi: input energi solar, output energi penguapan, lan energi sing dibuwang menyang lingkungan.
Sayange, evaporator solar rong dimensi konvensional ngadhepi masalah boros energi amarga ijol-ijolan panas karo lingkungan saubengé, dadi angel kanggo entuk efisiensi konversi solar-to-steam 100%. Ing kontras, evaporators solar telung dimensi bisa break watesan teori saka efficiency konversi solar-kanggo-uap.
Kanggo nyuda mundhut energi sing disebabake refleksi kasebar lan radiasi termal ing permukaan ndhuwur sampel telung dimensi, tim kasebut ngrancang aerogel graphene cekung spiral telung dimensi.
Struktur iki ora mung nduweni absorbansi sing luwih dhuwur lan reflektivitas sing luwih murah, nanging tembok sisih uga bisa nyerep panas sekitar lan panas sing dibayangke saka ngisor, saéngga bisa pulih energi sing efektif.
Fokus ing optimalisasi toleransi uyah lan manajemen kristalisasi uyah
Yaiku; kanthi ngrancang saluran transportasi sing unik, transportasi radial brine dipromosikan, sing ndadékaké kristalisasi uyah arah. Desain iki ora mung èfèktif nyegah uyah saka depositing lan clogging ing lumahing evaporator, nanging uga nyadari koleksi efektif lan pemanfaatan uyah, mangkono Ngartekno nambah efficiency lan sustainability saka proses desalination.
Sacara khusus, dheweke ngrancang lan nyiapake struktur jaringan graphene gradien telung dimensi adhedhasar film berpori melamin sing wis dipencet sadurunge . Jaringan graphene gradien iki, sing jarang ing njero lan padhet ing njaba, bisa mbentuk bedane gaya kapiler radial, sing ningkatake transportasi radial brine. Nalika uap terus diasilake, aliran radial brine nambah konsentrasi brine ing area permukaan njaba, nyebabake uyah ngristal arah ing permukaan njaba tinimbang permukaan njero. Desain iki njamin manawa permukaan njero evaporator njaga area penguapan sing cukup, saengga entuk penguapan surya sing efisien lan stabil.
Perlu dicathet yen evaporator nggunakake kabeh permukaan njaba kanggo kristalisasi uyah, nggawe area kristalisasi luwih gedhe tinimbang evaporator kristalisasi arah liyane.
Kristal uyah utamane kasusun saka kristal uyah sing dibungkus kanthi pori-pori sing akeh, sing migunani kanggo transportasi brine lan ngeculake uap.
Salajengipun, amarga efek cooling evaporative, suhu permukaan lapisan uyah luwih murah tinimbang suhu sekitar. Karakteristik iki ngidini evaporator nyerep luwih akeh energi saka lingkungan, luwih ningkatake kinerja penguapan.
Sumber artikel: Deep Tech
Klompok riset: Shandong First Medical University Team Research Group
Artikel iki dijupuk saka: https://www.163.com/dy/article/J1RENDEH05119734.html
Kanggo informasi luwih lengkap babagan Busa Melamin SINOYQX, 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.