Nový nanokompozit zlepšuje sluneční odpařování pro čištění vody

Globální nedostatek pitné vody je pro lidi vážným problémem. Čištění vody spotřebovává velké množství fosilních energie a vytváří sekundární znečištění.
2022 1 20

Sluneční thermální odpařování mezifázového rozhraní bylo považováno za nejslibnější strategii pro řešení tohoto problému. Vývoj optimalizovaného materiálu s účinnou konverzí solárních párů a dobrá tolerance životního prostředí však stále zůstává náročný.

Vědci z Institutu procesního inženýrství (IPE) Čínské akademie věd vyvinuli ultra stabilní amorfní nanokompozit TA2O5/C s dutnou vícenásobnou strukturou (HOMS) pro sluneční odpařování, což může zlepšit účinnost čištění vody.

Studie byla zveřejněna v pokročilých materiálech 29. října.

"Přesná kontrola atomového a složení ve stavebním bloku Homs si uvědomí nepřímou strukturu bandgap s hojnou energetickým stavem kolem úrovně Fermi, což zvyšuje neradiační relaxaci, aby se usnadnila fototermální konverze," řekl prof. Wang Dan, odpovídající autor studie, " "Unikátní dutá multishelled struktura může účinně zvýšit absorpci světla jako černáko."

Homs snižuje energii potřebnou pro odpařování vody. Výsledky simulace ukazují, že HOMS vytváří gradient tepelného pole, čímž poskytuje hnací sílu pro odpařování páry.

„Homs také prospívá vodnímu transportu,“ řekl Wang, „omezené dutiny v HOMS podporují difúzi kapalné vody kvůli kapilárnímu čerpacímu účinku a nanopóry v HOMS vyvolávají molekuly vody, aby se vypařily ve formě shluků, což umožňuje odpařování s menší entalpií “

S vysoce účinnou fotoabsorpcí a fototermální konverzí bylo dosaženo superrychlé rychlosti odpařování 4,02 kg M-2H-1. Rychlost odpařování se sotva změnila po 30 dnech a bez akumulace soli, což ukazuje na dlouhodobou stabilitu.

Zejména koncentrace pseudoviru SC2-P by mohla být po odpařování snížena o šest řádových řádových velikostí.

Tento amorfní kompozit TA2O5/C je snadno vyroben, nesen, skladován a recyklován. Může být aplikován na čištění mořské vody nebo na vodu obsahující těžké kovy nebo bakterie, která získává pitnou vodu, která splňuje standard Světové zdravotnické organizace.

Vědci z IPE připravují prototyp odsolování mořské vody pro obyvatele na izolovaných ostrovech.