Sbírejte energii pro čistou pitnou vodu

Řešením rostoucího problému přístupu k čisté pitné vodě je technologie přímé výroby páry, která dokáže z vody odstranit škodlivé rozpustné nečistoty. Půjčka Od Lei Miao SIT

Vědci zkoumají část výzkumu zaměřeného na technologii, která by mohla vyvolat rostoucí globální krizi pitné vody.

Nové, ale slibné řešení problému nedostatku vody na světě lze léčit pomocí technologie přímé výroby páry. Ale zatímco vědci jsou na dobré cestě k tomu, aby tato technologie fungovala v praxi, konečný výsledek je ještě daleko. Nová studie materiálů solárních článků Elsevier ev nás bere jako součást této neuvěřitelné průzkumné cesty, která zahrnuje strategie návrhu zařízení k optimalizaci procesu výroby páry.

Bez pitné vody není život. Téměř 1,1 miliardy lidí na celém světě však nemá přístup k čerstvé vodě a 2,4 miliardy lidí trpí chorobami způsobenými nečistou pitnou vodou. Je to proto, že ačkoli věda vyvinula pokročilé metody úpravy vody, jako je membránová destilace a reverzní osmóza, je často obtížné je v rozvojových zemích implementovat kvůli jejich vysokým nákladům a nízké produktivitě.

Nově vznikající technologie ukazuje slib jako alternativu pro takové regiony světa. Přímá výroba páry (DSSG). DSSG zahrnuje shromažďování slunečního tepla k přeměně vody na páru, čímž odsolování nebo uvolňování dalších rozpustných nečistot. Pára se poté ochladí a shromáždí pro použití jako čistá voda.

Jedná se o jednoduchou technologii, ale hlavním krokem – odpařováním – je zavedení zátarasů pro její komercializaci. Rychlost odpařování u stávající technologie překročila teoretický limit. To však pro praktickou implementaci nestačí. Ke zlepšení rychlosti odpařování nad teoretický limit byla přijata opatření ke zlepšení konstrukce zařízení, než se minimalizují ztráty solárního tepla, dokud nedosáhne velkého množství vody, teplo skryté ve vodě se recykluje, absorbuje se elektřina, používá se atd. učinit tuto technologii životaschopnou.

V novém článku publikovaném v Materiálech pro solární energii a solárních článcích se profesor Lei Miao z japonského technologického institutu Shibaura za poslední dva roky stal partnerem Xiaojiang Mu, Yufei Gu և Jianhua Zhou z Guilin University of Electronics v Číně. teoretická hranice. „Naším cílem je shrnout historii vývoje nových strategií odpařování, poukázat na existující nedostatky a výzvy a nastínit další směry výzkumu pro urychlení praktické aplikace technologie čištění DSSG,“ říká Prof. Miao.

Primární strategií, kterou tato evoluční sága začíná, je volumetrický systém, který místo zahřívání velkého množství využívá suspenzi ušlechtilých kovů nebo uhlíkových nanočástic k absorpci energie Země, přenosu tepla do okolní vody a generování páry. I když to zvyšuje absorbovanou energii systému, dochází k velkým tepelným ztrátám.

K vyřešení tohoto problému byl vyvinut systém „typu přímého kontaktu“, ve kterém hlavní vodu pokrývá dvouvrstvá struktura s póry různých velikostí. Horní část těla má dva výřezy, které usnadňují přístup k pražcům vysokých tónů. Dolní části těla mají dva výřezy, které usnadňují přístup k pražcům vysokých tónů, a spodní části těla mají dva výřezy, které usnadňují přístup k pražcům vysokých tónů. V tomto systému se koncentruje topená voda contact kontakt s vodou, և tepelné ztráty se snižují na և 15%.

Dále přišel systém „2D vodní cesta“ nebo „typ nepřímého kontaktu“, který dále snižoval tepelné ztráty zamezením kontaktu s velkým množstvím vody absorbérem sluneční energie. To připravilo půdu pro případný vývoj systému 1D Waterway, který byl inspirován přirozeným procesem přenosu vody založeným na kapilární aktivitě v rostlinách. Tento systém vykazuje působivou rychlost odpařování 4,11 kg m -2 hod-1, což je teoreticky téměř třikrát vyšší než teplo – pouze 7%.

Poté následovala technika kontroly vstřikování, při které kropení vody na solární absorbér jako řízený postřik umožňuje absorpci v půdě. Výsledkem je rychlost odpařování 2,4 kg m -2 h-1 s 99% účinností přeměny sluneční energie na vodní páru.

Souběžně jsou vyvíjeny strategie pro získání další energie z prostředí nebo velkého množství vody և pro zpětné získání latentního tepla z vysokoteplotní páry, aby se zlepšila rychlost odpařování. Jsou také vyvinuty metody ke snížení energie potřebné k odpařování, jako jsou dehydratace, aerogely absorbující světlo, polyuretanová houba s uhlíkovými nanočásticemi a uhlíkem potažené dřevo (CD) pro úsporu energie a vody. odpaří se

Existuje několik dalších podobných návrhových strategií, ale další teprve přijdou. Je třeba vyřešit mnoho důležitých problémů, jako je shromažďování kondenzované vody, stabilita materiálů, stabilita větrů při venkovním použití a povětrnostní podmínky.

Tempo pokroku této technologie nás však těší. „Praktická implementace DSSG je plná výzev,“ říká profesor Miao. „Ale vzhledem k jeho výhodám existuje možnost, že bude jedním z našich rostoucích předních řešení nedostatku pitné vody.“

Odkaz. Xiaojiang Mu, Yufei Gu, Pengfei Wang, Anyun Wei, Yongzhi Tian, ​​Jianhua Zhou, Yulian Chen, Jiangong Zhang, Zhiqiang Sun, Jing Liu, Lixian Sun, Sakae Tanemura և Lei Miao, 19. října 2020 Materiály sluneční energie – solární články,
DOI: 10.1016 / j.solmat.2020.110842:

Financování. Čínský národní program výzkumu a vývoje, China Guangxi Natural Science Foundation, Guangxi Science Research and Technology Development Program.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Lipidy na membráně mozkových buněk jsou kvůli léčbě Alzheimerovy choroby většinou přehlíženy

Byly vytvořeny vazby mezi lipidovou nerovnováhou a onemocněním, kdy změny lipidů zvyšují tvorbu amyloidových plaků, což je rys Alzheimerovy choroby. Tato nerovnováha inspirovala...

Astrofyzici jsou překvapeni neočekávanými účinky černých děr mimo jejich vlastní galaxie

Umělecká kompozice supermasivní černé díry, která reguluje vývoj jejího prostředí. Autor obrázku: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) a Dylan Nelson (Illustris-TNG) Ve středu téměř každé...

Největší australský dinosaurus – jižní titán – právě vstoupil do knih rekordů!

Australotitan cooperensis, „Southern Titan of the Cooper“. Fotografický kredit: Vlad Konstantinov, Scott Hocknull © Eromanga Natural History Museum Co je to basketbalové hřiště tak...

„Paralelní reaktory“ na bázi fotonických krystalových vláken odhalují kolektivní analogie hmotných a solitárních molekul

A. Schéma paralelních optických solitonových reaktorů založené na dutině prstencového vláknového laseru s režimem blokování. Časová optomechanická (OM) mříž umožněná fotonickými krystalovými...

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Newsletter

Subscribe to stay updated.