Lo studio descrive un romanzo portatile solare-sistema di raccolta vaporizzante con origami polimerici in grado di raccogliere e purificare acqua ad un costo molto basso
C'è una crescente domanda globale di pulito acqua a causa della crescita della popolazione, dell’industrializzazione e della contaminazione e dell’esaurimento delle nostre risorse pianeta risorse naturali. Solare-la cottura a vapore è una tecnica in cui energia solare può essere usato per purificare acqua evaporando contaminati acqua, ricondensandolo e producendo fresco pulito acqua. Questa tecnica è una tecnologia verde pulita, rinnovabile e sostenibile che ha il potenziale per affrontare la scarsità globale di acqua pulita utilizzando l’abbondanza di solare energia. La forza e l'efficienza di a solare-il sistema di vaporizzazione dipende dalla sua progettazione e dalla scelta dei materiali fototermici. Attuale solare-le tecnologie del vapore utilizzano materiali costosi e ingombranti, hanno una bassa efficienza e una produzione limitata. La sfida è rimasta quella di migliorare le prestazioni e ridurre i costi per progettare un dispositivo leggero e portatile solare-sistema di cottura a vapore utilizzabile direttamente dai privati.
In un nuovo studio pubblicato il 28 maggio in Materiale avanzato i ricercatori descrivono un nuovo metodo per solare vaporizzazione progettando un sistema portatile a basso costo controllato a bassa pressione solare sistema di raccolta della vaporizzazione in grado di raccogliere e purificare acqua utilizzando l’energia proveniente dalla luce solare. Hanno scelto un materiale polimerico fototermico chiamato polipirrolo (PPy), che è di natura conduttiva, è ben noto per le sue proprietà fototermiche e mostra un'elevata efficienza nel convertire la luce solare in calore termico. Ispirato al fiore della rosa, il design unico di questo sistema di cottura a vapore solare è realizzato con compositi di carta PPy origami 3D. Una "rosa in PPy" costituita da fogli neri stratificati a forma di petali è stata creata tramite piegatura di origami e polimerizzazione chimica del PPy. Questa struttura di origami è attaccata a un tubo infuso di cotone a forma di stelo che raccoglie l'acqua grezza/non trattata da una fonte d'acqua e la alimenta alla struttura a rosa in PPy posizionata sulla parte superiore. Sono stati utilizzati tubi in cotone e schiuma di polistirolo per impedire il contatto diretto tra il materiale PPy e l'acqua sfusa.
Una volta non trattato acqua raggiunto i petali, il materiale PPy nella struttura del fiore si trasforma acqua nel vapore e le impurità si separano naturalmente dall'acqua. Successivamente, il vapore acqueo deve essere condensato e quindi è necessario raccogliere l'acqua pulita per l'uso. I ricercatori hanno utilizzato una condizione di bassa pressione utilizzando una pompa a vuoto portatile. Si è visto che ciò aumenta significativamente i tassi sia di evaporazione dell'acqua che di raccolta dell'acqua. Una volta condensata l'acqua, il vaso di raccolta in vetro compatto e robusto conserva in modo sicuro l'acqua pulita.
Gli origami 3D hanno fornito un assorbimento della luce significativamente più elevato e superfici migliorate acqua evaporazione rispetto ad un disegno planare 2D convenzionale. Il tasso di evaporazione e raccolta dell'acqua aumenta del 52% grazie all'abbassamento della pressione della camera. Gli origami PPy hanno migliorato l'evaporazione dell'acqua del 71% e sono stati osservati anche tassi di raccolta del vapore più elevati. L'efficienza complessiva del sistema è aumentata del 91.5% con una sola fonte di luce. Il sistema è stato testato su un campione prelevato dal fiume Colorado in Texas, USA. Il sistema ha rimosso la contaminazione dell'acqua sotto forma di metalli pesanti, batteri, sale e allevia l'alcalinità producendo acqua pulita secondo gli standard stabiliti dall'OMS.
L'attuale studio descrive un nuovo design razionale di un sistema portatile di raccolta del vapore solare a basso costo con materiali fototermici origami 3D che offre tassi migliorati di evaporazione dell'acqua e raccolta del vapore. Il costo di ogni struttura a forma di fiore è inferiore a 2 centesimi e può produrre con successo 2 litri di acqua pulita all'ora per metro quadrato. Questo design può essere fonte di ispirazione per fabbricare modelli unici di vapore solare per la produzione di acqua pulita.
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Fonte (s)
Li, W. et al. 2019. Unisystem portatile della raccolta a vapore solare a bassa pressione con gli origami di Polypyrrole. Materiale avanzato. http://doi.org/10.1002/adma.201900720
