Minangka cara lestari kanggo nggunakke sumber banyu, desalinasi solar duweni potensi gedhe kanggo ngrampungake masalah sumber daya banyu seger sing ora cukup lan nyuda kekurangan banyu. Nanging, teknologi desalinasi banyu laut tradisional asring duwe masalah kayata konsumsi energi sing dhuwur, peralatan sing rumit, lan biaya sing dhuwur.
Ing taun-taun pungkasan, teknologi lapisan desalinasi anyar adhedhasar nanomaterials wis mboko sithik narik kawigaten para peneliti. Graphene oxide nyuda graphene, minangka materi rong dimensi anyar, wis nuduhake potensial sing signifikan ing desalinasi solar.
Dibandhingake karo bahan lapisan desalinasi tradisional, rGO nduweni kaluwihan saka konduktivitas banget, area lumahing tartamtu dhuwur lan stabilitas kimia apik, lan samesthine kanggo nambah efficiency desalination lan ngurangi konsumsi energi.
Nanging, rGO dhewe nduweni masalah agregasi lan deposisi, sing nyuda aktivitas lan stabilitase. Mulane, ndandani rGO ing bahan busa kanggo mbentuk lapisan komposit busa melamin /rGO wis dadi cara sing efektif kanggo ningkatake efisiensi lan stabilitas desalinasi.
Kanthi modifikasi lumahing lan nguatake sifat pembawa bahan busa, kita tetep rGO kanthi seragam ing permukaan busa kanggo nambah area kontak karo ion uyah ing banyu. Ing wektu sing padha, struktur lan kekandelan lapisan rGO dikontrol kanggo ngoptimalake efisiensi lan stabilitas desalinasi.
Kanggo ngerteni luwih jero babagan mekanisme desalinasi, kita uga nyiapake busa graphene oxide (rGO). Graphene trioxide-dilapisi umpluk melamin nduweni microstructure keropos gawan lan hydrophilicity, kang ngidini kanggo duwe wettability apik lan bisa narik banyu kanggo area penguapan, saéngga banyu bakal replenished cepet nalika ngindhari udan uyah.
Sistem penguapan antarmuka saka umpluk melamin sing dilapisi graphene oxide bisa entuk efisiensi penguapan kahanan ajeg 89.6% ing bahan bakar solar 1kW m−2. Sistem penguapan antarmuka iki nduweni efisiensi konversi solar-kanggo-panas sing dhuwur lan stabilitas jangka panjang sing apik, nuduhake potensial kanggo desalinasi banyu laut komersial.
Saiki, krisis energi global lan kekurangan banyu wis dadi ancaman utama kanggo pembangunan sustainable masyarakat manungsa. Kanggo nyukupi kebutuhan energi sing saya tambah akeh, pangembangan macem-macem konversi energi lan teknologi pemurnian banyu kanthi kinerja dhuwur wis entuk perhatian.
Teknologi penguapan antarmuka tenaga surya
Minangka sumber energi sing bisa dianyari sing njanjeni, energi surya amarga kapasitas gedhe, universalitas, kebersihan, lan kemampuan konversi multi-fungsi. Iki wis nuduhake potensial kanggo ngganti bahan bakar fosil sing disimpen dening bahan bakar fosil.
Saliyane teknologi fotovoltaik solar kanthi langsung ngasilake energi listrik, teknologi konversi energi solar-termal uga nyerep energi surya lan ngowahi dadi energi termal, sing dianggep minangka cara sing gampang lan efektif kanggo nggunakke energi solar.
Energi termal sing diowahi saka energi surya bisa nyurung proses industri penting kayata stasiun tenaga surya termal, desalinasi solar, sterilisasi, sistem pemanas banyu solar lan aplikasi sing gegandhengan karo panas liyane. Desalinasi solar nawakake solusi sing efektif, utamane kanggo wilayah sing kurang infrastruktur, amarga bisa ngekstrak banyu seger saka banyu segara tanpa input energi tambahan.
Ing taun-taun pungkasan, teknologi penguapan antarmuka sing didorong surya nemokake proses konversi panas solar ing antarmuka uap cair lan wis dadi teknologi pemanfaatan energi solar anyar. Dibandhingake karo pemanasan integral tradisional, sistem penguapan antarmuka nuduhake efisiensi penguapan sing luwih dhuwur lan respon termal sing luwih cepet lan minangka alternatif potensial kanggo desalinasi banyu laut.
Nganti saiki, akeh panaliten sing ditindakake kanggo ningkatake kinerja termal sistem penguapan antarmuka. Sistem penguapan antarmuka sing didorong surya khas kasusun saka telung bagean penting:
A absorber solar karo panyerepan solar dhuwur lan irit ngowahi radiation solar dadi energi panas; insulator sing nransfer panas sing diowahi menyang banyu akeh; lan jalur pasokan banyu sing terus-terusan narik banyu saka banyu akeh menyang permukaan penyerap solar.
Ing panliten sadurunge, akeh peneliti sing wis ngabdiake awake dhewe kanggo ningkatake efisiensi konversi tenaga surya dadi uap kanthi nyintesis bahan penyerap energi broadband lan tenaga surya, ngoptimalake desain jalur pasokan banyu anyar, lan ningkatake struktur insulasi termal.
Nganti saiki, sistem penguapan antarmuka sing didorong surya wis digunakake ing pirang-pirang proses industri, distilasi solar, sterilisasi solar, desalinasi solar lan pembangkit listrik tenaga surya. Kanggo entuk kinerja penguapan sing dhuwur saka sistem, penting kanggo njelajah panyerepan broadband ing spektrum solar bahan nyerep solar.
Bahan nyerep energi surya sing dikembangake lan ditliti ing sistem penguapan antarmuka sing didorong surya utamane kalebu bahan karbon, partikel plasmonik lan bahan penyerap spektral sing dipilih. Antarane wong-wong mau, bahan ireng lan karbon alami nduweni kemampuan konversi panas solar sing kuwat lan cocok kanggo broadband lan penyerap solar intensitas dhuwur.
Amarga tingkat panyerepan solar sing dhuwur, biaya murah, lan stabilitas sing apik, akeh penyerap solar adhedhasar karbon wis diteliti, kalebu karbon nanotube, grafit, lan graphene oxide suda. Sawise pirang-pirang taun pembangunan, efisiensi konversi solar-kanggo-uap sistem ing wayah awan wis tekan luwih saka 90%.
Sanajan ana dandan gedhe kanggo ngembangake bahan penyerap energi surya lan ngrancang struktur penguapan antarmuka, piranti desalinasi solar sing paling akeh dilaporake sadurunge amarga akumulasi uyah ing permukaan ndhuwur evaporator sajrone proses desalinasi. Uyah akumulasi ngalangi panyerepan solar lan mblokir evaporator keropos, asil efisiensi konversi solar-kanggo-panas kurang lan kinerja penguapan miskin.
Cara fisik tradisional kayata gelombang ultrasonik lan kecemplung banyu umume digunakake kanggo mbusak uyah akumulasi, nanging cara kasebut bisa nyebabake karusakan ing struktur penguapan antarmuka.
Kanggo nyuda akumulasi uyah ing sistem penguapan antarmuka, akeh panaliten fokus ing ngembangake penguapan hidrofobik. Nanging, evaporator hidrofobik mbatesi pasokan banyu menyang permukaan ndhuwur, saengga bisa nyuda kinerja penguapan sistem kasebut. Cara liya kanggo ngatasi masalah iki yaiku nggunakake evaporator hidrofilik, sing mindhah keluwihan uyah saka permukaan ndhuwur menyang banyu akeh.
Nganti saiki, akeh panaliten fokus ing ngrancang evaporator hidrofilik, kayata membran kain selulosa hidrofilik, membran hidrofilik adhedhasar kertas, lan evaporator bio-inspirasi. Nanging ngembangake sistem penguapan antar muka sing stabil lan efisien kanthi jangka panjang tetep dadi tantangan sing signifikan.
Ing panliten iki, kita nduduhake busa graphene oxide (rGO) sing tahan uyah, efisien banget nyerep srengenge lan responsif termal sing cepet kanggo desalinasi antar muka sing didorong surya ing katerangan solar fluoresensi rendah.
Ing struktur keropos anyar, busa melamin hidrofilik (MF) dipilih minangka basis, sing ora mung ngembangake area permukaan kanggo panyerepan surya nanging uga nambah hamburan ganda.
Ing hydrophilicity lumahing lan porositas saka suda graphene oxide-dilapisi umpluk melamin nyedhiyani wetting cekap lan fusi saka zona konversi panas solar, uga replenishment cepet banyu, nalika Nyingkiri akumulasi uyah.
Njupuk kauntungan saka kinerja dhuwur saka suda graphene oxide-dilapisi umpluk melamine, sistem antarmuka solar-powered saged konversi solar-kanggo-uap saka 89.6%.
Salajengipun, kanthi nggabungaken umpluk melamine dilapisi graphene oksida suda dadi energi surya komersial, kita ngrancang lan nggawe piranti desalinasi banyu laut antarmuka sing didorong surya kanthi efisiensi konversi solar-menyang-banyu 56.4% ing wayah awan. Amarga desalinasi solar, banyu resik sing dikumpulake minangka syarat kualitas sing bisa diombe.
Kanthi kinerja penguapan sing unggul lan skalabilitas bahan konversi solar-menyang-termal, sistem iki kanggo desalinasi banyu laut antarmuka sing didorong surya nyedhiyakake prospek aplikasi sing wiyar ing aplikasi praktis desalinasi banyu laut.
Skalabilitas bahan transfer panas desalinasi solar
Sistem penguapan antarmuka adhedhasar busa melamin sing dilapisi graphene oxide. Ter graphene oxide-dilapisi umpluk melamin ing tengah lan kebungkus dening lapisan saka polyethylene (PE) umpluk ing njaba kanggo mbangun sistem penguapan interfacial timer gelembung.
Busa melamin sing dilapisi karo graphene oxide sing dikurangi tellurium digunakake kanggo nyerep radiasi surya kanthi cepet, ngowahi energi surya dadi panas, lan ngasilake tenaga pendorong kanggo penguapan antarmuka. Ing tangan liyane, hydrophilic suda graphene oxide-dilapisi umpluk melamin bisa terus-terusan tarik brine menyang zona penguapan.
Struktur keropos saka graphene trioxide-dilapisi umpluk melamin ngidini uap kui kanggo uwal menyang lingkungan, mromosiaken panangkepan suryo srengenge lan kanthi mangkono nambah efficiency konversi solar-kanggo-panas. Busa melamin sing dilapisi graphene oxide sing suda iku keropos lan hidrofilik, saéngga bisa narik banyu menyang struktur penguapan sing diterangake ing ndhuwur nalika bebarengan ngilangi uyah sing klempakan bali menyang banyu laut sing akeh.
Sajrone proses penguapan, konsentrasi uyah ing busa luwih dhuwur tinimbang konsentrasi banyu segara ing ngisor. Owah-owahan konsentrasi nyebabake uyah rusak dadi banyu akeh. Kajaba iku, busa polietilen ing sakubenge ora mung nyuda busa melamin sing dilapisi graphene oksida , nanging uga nglumpuk kanthi alami ing permukaan banyu, nyegah mundhut panas sing disebabake dening banyu asin ing sakubenge.
Sistem penguapan antarmuka bisa terus-terusan lan efisien ing permukaan banyu tanpa mbutuhake desain konstruksi sing rumit. Salajengipun, wiwit penguapan dumadi ing antarmuka gas-cair, sistem penguapan antarmuka bisa mindhah otonom nalika antarmuka surut.
Busa melamin sing dilapisi graphene oksida sing dikurangi Tellurium minangka komponen utama sistem penguapan antarmuka. Busa melamin dicelupake ing suspensi koloid graphene oxide kanggo nyiapake busa melamin sing dilapisi graphene oxide, banjur graphene oxide dikurangi dadi graphene oxide kanthi nggunakake metode hidrotermal.
Busa melamin sing dilapisi graphene oxide dikurangi kanthi diameter 3.5 cm lan kekandelan 1.6 cm gampang digawe lan warnane ireng jero.
Kekasaran permukaan bahan busa melamin dilapisi graphene oksida sing dikurangi sing diamati nggunakake mikroskop optik telung dimensi nuduhake variasi dhuwur luwih saka 300 μm. Struktur lumahing kasar saka komposit konversi termal solar utamané lantaran kanggo struktur keropos saka umpluk melamine, lan dipunéwahi suda graphene oxide uga mundhak roughness lumahing.
Kekasaran lumahing nggedhekake area lumahing panyerepan solar nalika nambahake pirang-pirang panyebaran sinar srengenge, saéngga nambah efisiensi konversi solar-kanggo-panas sistem kasebut. Microstructure saka umpluk melamine disiapake ing magnifications beda. Lumahing umpluk melamin sing dilapisi graphene oxide nuduhake struktur jaringan sing kerut lan saling nyambungake.
Ukuran pori busa melamin sing dilapisi rGO antara 20 lan 40 μm. Struktur pori sing mbukak lan permukaan sing kerut nggampangake deposisi graphene oxide. Busa melamin sing dilapisi graphene oxide sing dikurangi nduweni kelembaban banyu sing apik amarga hidrofilik saka busa melamin keropos.
Sawise tetesan banyu ndemek lumahing umpluk melamin sing dilapisi graphene oxide sing suda, mula diserap kanthi lengkap sajrone 0.5 detik. Lumahing hidrofilik saka komposit graphene oxide sing suda bisa nuntun saluran banyu kanthi cepet ing struktur keropos. Porositas saka umpluk melamine dilapisi graphene oxide sing dikurangi ditemtokake kanthi mbandhingake owah-owahan massa sadurunge lan sawise nyerep banyu.
Porositas busa melamin sing dilapisi graphene oxide bisa nganti 85.55%. Penyerapan energi solar kanthi nyuda umpluk melamin sing dilapisi graphene oxide langsung mengaruhi efisiensi konversi solar-kanggo-panas sistem kasebut. Kanggo ngevaluasi resistensi uyah, busa melamin sing dilapisi graphene oxide sing dikurangi dilebokake ing larutan natrium klorida (3.5 wt%).
Banjur 3 g sodium klorida padhet dilebokake ing permukaan ndhuwur lan busa melamin sing dilapisi Tergo dilebokake kanthi kapadhetan solar 1 kW m−2. Jumlah uyah padhet mboko sithik larut sawise 120 menit.
Nalika sinar srengenge nyorot ing permukaan ndhuwur busa melamin sing dilapisi rGO , suhu busa melamin sing dilapisi rGO mundhak kanthi cepet sajrone sawetara menit lan tetep ana ing 35°C sajrone proses penguapan. Amarga kelarutan uyah gumantung saka suhu, luwih dhuwur suhu, luwih cepet uyah larut lan mulane uyah wesi bisa larut maneh menyang banyu permukaan.
Ing umpluk melamine dilapisi graphene oxide suda, kang wis akeh pori karo kapasitas panyerepan banyu dhuwur sing bisa nyedhiyani sumber banyu terus-terusan kanggo lumahing ndhuwur, uyah bisa pindhah saka lumahing ndhuwur menyang sublayer banyu. Owah-owahan suhu nyebabake owah-owahan salinitas ing antarane permukaan penguapan ndhuwur lan awak.
Kanggo entuk broadband lan panyerepan energi surya sing efisien, busa melamin diowahi nganggo busa melamin hidrofilik keropos, saéngga nambah area permukaan panyerepan solar lan nambah macem-macem scattering.
Sistem penguapan antarmuka surya adhedhasar busa melamin sing dilapisi rGO nampilake respon termal kanthi cepet kanthi kapadhetan tenaga surya 1 kW m−2, entuk efisiensi konversi termal surya kanthi stabil 89.6%.
Pungkasan, kita nggabungake evaporator umpluk melamin sing dilapisi graphene oksida sing dikurangi dadi srengenge, sing bisa ngasilake 56.4% banyu ngombe kanthi akumulasi uyah ing 1 kW m−2.
Kita mbayangake manawa piranti desalinasi antarmuka sing nganggo tenaga surya iki bisa digunakake ing pulo-pulo terpencil utawa ing segara kanggo ngumpulake banyu ngombe saka banyu segara utawa sumber banyu asin liyane.
kesimpulan
Desalination rGO-dilapisi umpluk melamin, minangka teknologi desalination solar inovatif lan efisien, wis potensial gedhe lan prospek aplikasi. Ora mung bisa nyedhiyakake sumber banyu seger sing bisa dipercaya kanggo wilayah sing langka banyu, nanging uga bisa nyuda katergantungan marang energi tradisional, nyuda konsumsi energi lan polusi lingkungan.
Asil riset iki bakal menehi kontribusi penting kanggo ngrampungake masalah kekurangan sumber banyu tawar global lan ningkatake realisasi pembangunan lestari.
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.