Nanocompozitul nou îmbunătățește evaporarea solară pentru purificarea apei

Lipsa globală a apei potabile este o problemă severă pentru oameni. Purificarea apei consumă o cantitate mare de energie fosilă și generează poluare secundară.
2022 1 20

Evaporarea interfațială solară-termică a fost considerată cea mai promițătoare strategie pentru abordarea acestei probleme. Cu toate acestea, dezvoltarea unui material optimizat, cu atât conversia eficientă a vaporilor, cât și o bună toleranță la mediu rămâne încă o provocare.

Cercetătorii de la Institutul de Inginerie a Proceselor (IPE) al Academiei Chineze de Științe au dezvoltat un nanocompozit ta2O5/C ultra-stabil cu o structură multishelată (HOMS) pentru evaporarea solară, care poate îmbunătăți eficiența purificării apei.

Studiul a fost publicat în Advanced Materials pe 29 octombrie.

"Controlul precis atomic și compoziție din blocul de construcții al Homs realizează o structură indirectă de bandă cu stări de energie abundente în jurul nivelului Fermi, care îmbunătățește relaxarea non -națională pentru a facilita conversia fototermică", a spus prof. Wang Dan, autorul corespunzător al studiului, "Structura unică cu multishellată goală poate spori eficient absorbția luminii ca un om negru."

Homs scade energia necesară pentru evaporarea apei. Rezultatele simulării arată că HOMS stabilește un gradient de câmp termic, oferind astfel forța motrice pentru evaporarea vaporilor.

„Homs beneficiază, de asemenea, de transportul apei”, a spus Wang, „cavitățile limitate din HOMS promovează difuzarea apei lichide din cauza efectului de pompare capilară, iar nanoporii din Homs induc molecule de apă să se evapore sub formă de clustere, permițând astfel evaporarea cu mai puțin entalpie .

Cu fotoabsorbție extrem de eficientă și conversie fototermică, a fost obținută o viteză de evaporare super rapidă de 4,02 kg M-2H-1. Viteza de evaporare abia s-a schimbat după 30 de zile și fără acumulare de sare, ceea ce indică o stabilitate pe termen lung.

În special, concentrația de pseudovirus SC2-P ar putea fi scăzută cu șase ordine de mărime după evaporare.

Acest compozit amorf TA2O5/C este ușor fabricat, transportat, depozitat și reciclat. Poate fi aplicat la purificarea apei de mare sau a apei care conțin metale grele sau bacterii, obținând apă potabilă care îndeplinește standardul Organizației Mondiale a Sănătății.

Oamenii de știință de la IPE pregătesc un prototip de desalinizare a apei de mare pentru rezidenții de pe insule izolate.