Účinek Marangoni lze použít k získání vody z moře

Studie provedená Politecnico di Torino ve spolupráci s Massachusetts Institute of Technology (OSTATNÍ), publikovaný v časopise Energy and Environmental Science, představuje solární odsolovací zařízení schopné rychle odstraňovat nahromaděnou sůl. V budoucnu by tento objev mohl vést k vývoji udržitelných systémů odsolování s vysokou účinností v čase.

Pata technologií Achilles pro hloubení vody je gravírování solných částic do různých součástí zařízení. Tento fenomén zablokování způsobí v průběhu času pokles výkonu, čímž se omezí stabilita těchto zařízení. Řešení tohoto problému je důležité pro zajištění pravidelné výroby čerstvé vody v průběhu času. Nedávno byly zavedeny nové nanostrukturované materiály s protiblokovacími vlastnostmi, které mají potenciál omezit akumulaci solí. Vysoká cena těchto materiálů však ztěžuje provádění komerčních prototypových kroků.

Počínaje tímto problémem tým inženýrů z Energetického oddělení Politecnico di Torino (SMaLL) ve spolupráci s Massachusetts Institute of Technology (MIT) důkladně prostudoval mechanismy, které tajně nesou fragmenty sůl v bezmocných zařízeních. Studie byla zahájena poté, co bylo pozorováno nedorozumění mezi experimentálními pozorováními a klasickými teoretickými modely transportu solí. Inženýři z Politecnico di Torino zejména po více než dvou letech numerického a laboratorního výzkumu financovaného z Compagnia di San Paolo (projekt MITOR) a CleanWaterCenter (CWC) prokázali, že existuje mnoho rozdílů v dodávkách sůl v důsledku takzvaného Marangoniho efektu. V souladu s tímto objevem výzkumníci z Politecnico di Torino (Matteo Morciano, Matteo Fasano, Eliodoro Chiavazzo a Pietro Asinari, kteří také zastávají pozici vědeckého ředitele Národního institutu metrologického výzkumu – INRiM) a MIT (Svetlana V). Boriskina) vyvinul prototyp schopný udržitelným způsobem demolovat mořskou vodu a energicky odstraňovat sůl nahromaděnou během provozu.

Účinek Marangoni je také překvapivý v přírodě, což lze pozorovat v každodenním životě: „Ve vodném roztoku dochází k interakci molekulárních tekutin prostřednictvím intermolekul. vazba, která vytváří sílu zvanou „kohezní síla“. Dvě řešení s různými koncentracemi mají různé síly jednoty. Přítomnost těchto různých koncentrací, a tedy i sjednocujících sil, způsobuje tok tekutiny z oblastí s nízkou koncentrací, což také vytváří proces míchání. Tento účinek je odpovědný za „slzy“ alkoholu pozorované na stěnách sklenice při protřepání. Účinek Marangoni, způsobený změnou koncentrace kapaliny, může být proto mechanický a využit ke zvýšení míchání i roztoků různých koncentrací. Díky našemu odsolování zařízení (kde jsou čisticí roztoky založeny na mořské vodě v různých koncentracích) je dovoleno tomuto jevu zabránit hromadění soli ve výparnících a zajistit stálou a dlouhodobou produktivitu obsažené vody a chrání před potenciálně škodlivými látkami. Naší strategií je navrhnout zařízení, které bude schopno plně využít tohoto efektu a dosáhnout dalšího kroku směrem k budoucí komerční aplikaci zařízení, “vysvětlil Matteo Morciano, výzkumný pracovník Energetické oddělení Politecnico di Torino a první autor výzkumu.

V aktuální verzi a vzhledem k oblasti absorpce solární energie téměř jeden metr čtvereční může odsolovací zařízení poskytnout více než 15 litrů vody denně. Navíc díky Marangoniho efektu je proces odstraňování solí až stokrát rychlejší než předpovědi založené na rychlém rozptylování, což podporuje rychlé obnovení vlastností ingrediencí.

Výsledky tohoto výzkumu publikované v populárním časopise Energetická a environmentální věda, může mít významné důsledky při navrhování nové generace odsolovacího materiálu a zařízení, které jim umožní energicky se „očistit“ od nahromaděné soli a zaručit silnou a udržitelnou výrobu. V současné době probíhá další výzkum v CleanWaterCenter v Politecnico di Torino s cílem učinit prototyp průmyslovým a univerzálnějším.

Odkaz: „Solární pasivní destilátor s vysokou produktivitou a odmítnutím solí na základě efektu Marangoni“, autor: Matteo Morciano, Matteo Fasano, Svetlana V. Boriskina, Eliodoro Chiavazzo a Pietro Asinari, 14. září 2020, Energetická a environmentální věda.
DOI: 10.1039 / D0EE01440K

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naneste na krém Deep Heat

Podle Experimentální biologie 6. května 2021 Studie odhalila zvýšení aerobního výkonu u sportovců, kteří používali krém s hlubokým teplem bez lékařského předpisu. Hluboké tepelné krémy, které sportovci...

Skladování obnovitelné energie v kamenech místo lithiových baterií

V případě přebytku elektřiny z větru nebo slunce se energetická rezerva nabije. To se děje prostřednictvím systému kompresorů a turbín, které čerpají tepelnou...

Byly vyvinuty ploché nudle, které se při vaření transformují do tvaru

CMU Lab vede vývoj nudlí, které se při vaření transformují do tvaru. Fotografický kredit: Carnegie Mellon University Ploché nudle zajišťují udržitelnější balení, přepravu a...

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Newsletter

Subscribe to stay updated.