Անվտանգ խմելու ջրի մարտահրավերը. նոր արևային էներգիայով աշխատող տնային, ցածր գնով ջրի մաքրման համակարգ

Ուսումնասիրությունը նկարագրում է շարժական նոր վեպ արեգակնային- գոլորշու հավաքման համակարգ պոլիմերային օրիգամիով, որը կարող է հավաքել և մաքրել ջուր շատ ցածր գնով

Մաքուրի համաշխարհային պահանջարկը աճում է ջուր բնակչության աճի, արդյունաբերականացման և աղտոտվածության և սպառման պատճառով մոլորակի բնական պաշարներ. Արեգակնային-շոգեխաշումը տեխնիկա է, որում արեգակնային էներգիայի կարող է օգտագործվել մաքրման համար ջուր աղտոտված գոլորշիացման միջոցով ջուր, նորից խտացնելով այն և թարմ մաքուր արտադրելով ջուր. Այս տեխնիկան մաքուր, վերականգնվող և կայուն կանաչ տեխնոլոգիա է, որն ունի ներուժ՝ լուծելու մաքուր ջրի գլոբալ սակավությունը՝ օգտագործելով ջրի առատությունը: արեգակնային էներգիա. Ա-ի ուժն ու արդյունավետությունը արեգակնային-Շոգեխաշման համակարգը կախված է դրա դիզայնից և ֆոտոջերմային նյութերի ընտրությունից: Ընթացիկ արեգակնային-Շոգեխաշման տեխնոլոգիաները օգտագործում են թանկարժեք, մեծածավալ նյութեր և ունեն ցածր արդյունավետություն և սահմանափակ արտադրանք: Թեթև քաշի և շարժական դիզայնի համար աշխատելու և ավելի ցածր ծախսերի բարձրացումը մարտահրավեր է մնացել արեգակնային- գոլորշու համակարգ, որը կարող է ուղղակիորեն օգտագործվել անհատների կողմից:

Մայիսի 28-ին հրապարակված նոր ուսումնասիրության մեջ Ընդլայնված նյութեր հետազոտողները նկարագրում են նոր մեթոդ արեգակնային գոլորշիացում՝ նախագծելով ցածր գնով շարժական ցածր ճնշման կառավարում արեգակնային գոլորշու հավաքման համակարգ, որը կարող է հավաքել և մաքրել ջուր էներգիայի օգտագործումը արևի լույսից. Նրանք ընտրեցին ֆոտոջերմային պոլիմերային նյութ, որը կոչվում է Polypyrrole (PPy), որն իր բնույթով հաղորդիչ է, հայտնի է իր ֆոտոջերմային հատկություններով և ցուցադրում է բարձր արդյունավետություն արևի լույսը ջերմային ջերմության փոխակերպելու գործում: Ոգեշնչված ծաղկի վարդից՝ այս արևային գոլորշու համակարգի յուրահատուկ դիզայնը պատրաստված է 3D օրիգամիի PPy-թղթի կոմպոզիտներից: «PPy վարդը», որը բաղկացած է շերտավոր սև թերթերից, որոնք ձևավորված են ծաղկաթերթիկների տեսքով, ստեղծվել է օրիգամիի ծալման և PPy-ի քիմիական պոլիմերացման միջոցով: Այս օրիգամիի կառուցվածքը կցված է ցողունային բամբակյա ներարկված խողովակին, որը հավաքում է չմշակված/չմշակված ջուրը ջրի աղբյուրից և սնուցում այն ​​վերևում տեղադրված PPy վարդի կառուցվածքին: Բամբակե թրմված խողովակը և պոլիստիրոլի փրփուրը օգտագործվել են PPy նյութի և մեծաքանակ ջրի միջև անմիջական շփումը կանխելու համար:

Չբուժված մեկ անգամ ջուր հասել է ծաղկաթերթիկներին, PPy նյութը ծաղկի կառուցվածքում շրջվում է ջուր գոլորշու և կեղտերի մեջ, բնականաբար, ջրից անջատված: Այնուհետև անհրաժեշտ է ջրի գոլորշի խտացնել, այնուհետև մաքուր ջուր հավաքել օգտագործման համար: Հետազոտողները օգտագործել են ցածր ճնշման պայման՝ օգտագործելով շարժական վակուումային պոմպ: Սա զգալիորեն մեծացնում է ինչպես ջրի գոլորշիացման, այնպես էլ ջրի հավաքման տեմպերը: Երբ ջուրը խտանում է, կոմպակտ և ամուր հավաքող ապակե տարաը ապահով կերպով պահում է մաքուր ջուրը:

3D օրիգամիներն ապահովում էին լույսի զգալիորեն ավելի մեծ կլանում և ընդլայնված մակերեսներ ջուր գոլորշիացում՝ համեմատած սովորական 2D հարթ դիզայնի հետ: Ջրի գոլորշիացման և հավաքման արագությունը ավելացել է 52 տոկոսով՝ խցիկի ճնշման նվազման պատճառով: PPy origami-ն բարելավեց ջրի գոլորշիացումը 71 տոկոսով և նկատվեց նաև գոլորշու հավաքման ավելի բարձր արագություն: Համակարգի ընդհանուր արդյունավետությունը մեկ լույսի աղբյուրի ներքո աճել է 91.5 տոկոսով: Համակարգը փորձարկվել է ԱՄՆ Տեխաս նահանգի Կոլորադո գետի նմուշի վրա։ Համակարգը վերացրել է ջրի աղտոտվածությունը ծանր մետաղների, բակտերիաների, աղի տեսքով և մեղմացնում է ալկալիականությունը՝ արտադրելով մաքուր ջուր ԱՀԿ-ի կողմից սահմանված չափորոշիչների համաձայն:

Ընթացիկ ուսումնասիրությունը նկարագրում է շարժական էժան արևային գոլորշու հավաքման համակարգի նոր ռացիոնալ դիզայնը 3D օրիգամիի ֆոտոջերմային նյութերով, որն առաջարկում է ջրի գոլորշիացման և գոլորշու հավաքման բարելավված արագություն: Յուրաքանչյուր ծաղկանման կառույցի արժեքը 2 ցենտից պակաս է, և այն կարող է հաջողությամբ արտադրել ժամում 2 լիտր մաքուր ջուր մեկ քառակուսի մետրի համար: Այս դիզայնը կարող է ոգեշնչում լինել մաքուր ջրի արտադրության համար արևային գոլորշու յուրօրինակ մոդելներ ստեղծելու համար:

***

{Դուք կարող եք կարդալ հետազոտական ​​հոդվածի բնօրինակը` սեղմելով ներքևում նշված DOI հղումը` մեջբերված աղբյուրների ցանկում:}

Աղբյուրը (ներ)

Li, W. et al. 2019. Դյուրակիր Ցածր ճնշման արևային գոլորշու հավաքման միասնական համակարգ՝ պոլիպիրոլ օրիգամիսով: Ընդլայնված նյութեր. http://doi.org/10.1002/adma.201900720