Surinkite energiją švariam geriamajam vandeniui

Didėjančios prieigos prie švaraus geriamojo vandens problemos sprendimas yra tiesioginė garų gamybos technologija, kuri gali pašalinti kenksmingus tirpius teršalus iš vandens. Paskola Iš Lei Miao SIT

Mokslininkai peržiūri kai kuriuos tyrimus, susijusius su technologijomis, kurios gali sukelti vis didėjančią pasaulinę geriamojo vandens krizę.

Naujas, bet perspektyvus pasaulio vandens trūkumo problemos sprendimas gali būti išspręstas naudojant tiesioginę garo gamybos technologiją. Tačiau nors mokslininkai yra labai linkę, kad ši technologija veiktų praktiškai, vis dėlto dar nėra toli. Naujas „Elsevier“ saulės elementų medžiagų tyrimas և mus įtraukia į šią neįtikėtiną tiriamąją kelionę, apimančią prietaisų projektavimo strategijas garo gamybos procesui optimizuoti.

Nėra gyvenimo be vandens gėrimo. Tačiau beveik 1,1 milijardo žmonių visame pasaulyje neturi galimybės gauti gėlo vandens, o 2,4 milijardo žmonių kenčia nuo ligų, susijusių su nešvariu geriamuoju vandeniu. Taip yra todėl, kad nors mokslas sukūrė pažangius vandens valymo metodus, tokius kaip membranos distiliacija ir atvirkštinė osmozė, juos dažnai sunku įgyvendinti besivystančiose šalyse dėl didelių išlaidų ir mažo produktyvumo.

Naujesnė besiformuojanti technologija rodo pažadą kaip alternatyvą tokiems pasaulio regionams. Tiesioginė garo gamyba (DSSG). DSSG apima saulės šilumos surinkimą, kad vanduo virstų garais, taip pašalinant ar pašalinant kitas tirpias priemaišas. Tada garai atvėsinami ir surenkami naudoti kaip grynas vanduo.

Tai yra paprasta technologija, tačiau pagrindinis žingsnis yra išgarinti, įvesti kliūtis, kad ji būtų komercializuota. Garavimo greitis naudojant esamas technologijas viršijo teorinę ribą. Tačiau to nepakanka praktiniam įgyvendinimui. Priemonės, skirtos pagerinti prietaiso konstrukciją, prieš sumažinant saulės šilumos nuostolius, kol pasiekia didelius vandens kiekius, vandenyje paslėpta šiluma yra perdirbama, absorbuojama elektra, naudojama ir pan., Siekiant pagerinti garavimo greitį, viršijantį teorinę ribą. padaryti šią technologiją perspektyvią.

Naujame straipsnyje, paskelbtame „Saulės energijos medžiagos ir saulės elementai“, profesorius Lei Miao iš Šibauros technologijos instituto Japonijoje, partneriai Xiaojiang Mu, Yufei Gu և Jianhua Zhou iš Guilino elektronikos universiteto Kinijoje, per pastaruosius dvejus metus teorinė riba. „Mūsų tikslas yra apibendrinti naujų garinimo strategijų kūrimo istoriją, nurodyti esamus trūkumus ir iššūkius bei nubrėžti tolesnes tyrimų kryptis, siekiant paspartinti praktinį DSSG valymo technologijos pritaikymą“, – sako prof. Miao.

Pagrindinė strategija, pagal kurią prasideda ši evoliucinė sakmė, yra tūrinė sistema, kuri užuot kaitinusi didelius kiekius, naudoja tauriųjų metalų ar anglies nanodalelių suspensiją, kad sugertų žemės energiją, perduotų šilumą į aplinkinį vandenį ir generuotų garą. Nors tai padidina absorbuotą sistemos energiją, yra dideli šilumos nuostoliai.

Norėdami išspręsti šią problemą, buvo sukurta „tiesioginio kontakto tipo“ sistema, kurioje dviejų sluoksnių struktūra su skirtingo dydžio poromis dengia pagrindinį vandenį. Viršutinėse dalyse buvo dvi išpjovos, kad būtų lengviau patekti į aukštesnius raumenis. Apatinėse juostose buvo dvi išpjovos, kad būtų lengviau patekti į aukštesnes juostas, o apatinėse – dvi išpjovos, kad būtų lengviau pasiekti aukštesnes juostas. Šioje sistemoje sutelktas įkaitusio viršaus և vandens kontaktas, loss šilumos nuostoliai sumažėja iki և 15%.

Toliau atsirado „2D vandens kelių“ arba „netiesioginio kontakto tipo“ sistema, kuri dar labiau sumažino šilumos nuostolius, išvengdama saulės energijos sugėriklio kontakto su dideliu vandens kiekiu. Tai atvėrė kelią galimai plėtoti 1D vandens kelių sistemą, kurią įkvėpė natūralus vandens transporto procesas, pagrįstas augalų kapiliarų veikla. Ši sistema rodo įspūdingą 4,11 kg m -2 hr-1 garavimo greitį, kuris teoriškai beveik tris kartus viršija šilumą – tik 7%.

Po to sekė įpurškimo valdymo technika, kai vandens purškimas ant saulės energijos sugėriklio kaip kontroliuojamas purškalas leidžia jį absorbuoti panašiu į dirvožemį. Tai lemia 2,4 kg m 2 hr-1 garavimo greitį su 99% saulės energijos konversijos efektyvumu į vandens garus.

Lygiagrečiai kuriamos strategijos, kaip gauti papildomą energiją iš aplinkos arba didelius vandens kiekius latentinei šilumai iš aukštos temperatūros garų susigrąžinti, siekiant pagerinti garavimo greitį. Taip pat yra kuriami garavimui reikalingos energijos mažinimo metodai, tokie kaip dehidratacija, šviesą sugeriantys aerogeliai, poliuretano kempinė su anglies nanodalelėmis ir anglimi padengta taškinė (CD) mediena, siekiant taupyti energiją ir vandenį. išgarinti

Yra keletas kitų panašių projektavimo strategijų, tačiau jų dar laukia. Liko išspręsti daug svarbių problemų, tokių kaip kondensuoto vandens surinkimas, medžiagų stabilumas, vėjo stabilumas naudojant lauke ir oro sąlygos.

Tačiau šios technologijos pažangos tempas verčia mus jos laukti. „Praktinis DSSG įgyvendinimas yra kupinas iššūkių“, – sako profesorius Miao. “Tačiau atsižvelgiant į jo teikiamą naudą, yra tikimybė, kad tai bus vienas iš mūsų populiarėjančių sprendimų geriamojo vandens trūkumui spręsti”.

Nuoroda. 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, 2020 m. Spalio 19 d. Saulės energijos medžiagos և saulės elementai,
DOI: 10.1016 / j.solmat.2020.110842:

Finansavimas. Kinijos nacionalinė tyrimų ir plėtros programa, Kinijos Guangxi gamtos mokslų fondas, Guangxi mokslo tyrimų ir technologijų plėtros programa.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Tyrėjai kuria greitesnę tinklo analizę, kad pasiūlytų algoritmus, kurie padidintų paiešką internete

MIT tyrėjai sukūrė programinę įrangą, kad grafikos programinė įranga veiktų efektyviau įvairiuose skaičiavimo įrenginiuose, įskaitant procesorius ir GPU.Paskola „Istockphoto“ vaizdus redagavo „MIT News“ Diagramos,...

Naujų atradimų apie milijardus mikrobų pavertimą mūsų kūnu pavertimas įvairiomis ligomis

Įvairūs MIT tyrėjai naujus atradimus apie milijardus mikrobų paverčia žmogaus kūnu įvairiausių ligų gydymu. Įvairūs mokslininkai naujus atradimus apie milijardus mikrobų paverčia kūnu įvairiausių ligų...

MIT neurologai nustato hipokampo smegenų sąsają, koduojančią įvykių laiką

MIT neuromokslininkai nustatė, kad hipokampo CA2 regione esančios piramidinės ląstelės (žalios) yra atsakingos už kritinės informacijos saugojimą. Kreditas: „Tonegawa Lab“, redagavo „MIT News“ Išvados...

Vibruojančių molekulių naudojimas medžiagos bangų savybėms tirti

HD + molekuliniai jonai (geltonos ir raudonos taškų poros) jonų gaudyklėje (pilka) yra apšvitinti lazerio banga (raudona). Tai sukelia kvantinį šuolį pakeistų molekulių joninės...

Naujas dizainas pagerina naujos kartos perovskitų kraujo ląstelių efektyvumą

Autorius: Davidas L. Chandleris, Masačusetso technologijos institutas 2021 m. Vasario 27 d Šiame paveikslėlyje perovskito fotovoltai fone rodomi su atskirais perovskito kristalais, kurie rodomi kaip...

Newsletter

Subscribe to stay updated.