Frësch Waassermangel ass eng ëmmer méi sérieux Erausfuerderung fir d'sozial Entwécklung. Et gëtt gemellt datt 29% vun der Weltbevëlkerung sécher Drénkwaasser feelt, an d'Nofro fir proppert Waasser ass ëmmer méi eropgaang wéinst Bevëlkerungswuesstem an Ëmweltproblemer. Propper Waasser verbonne mat Sanitär ass besonnesch wichteg am Kontext vum aktuellen Ausbroch vun der Coronavirus Krankheet (Neocoronavirus Pneumonie). Solar ugedriwwen Waasserverdampung gëtt als ee vun de villverspriechendsten Technologien ugesinn fir proppert Waasser aus Mierwaasser a Ofwaasser ze produzéieren mat Sonneliicht als eenzeg Energieinput. D'Technologie hänkt staark op Solarabsorber, déi als Verdamper handelen fir d'Solarenergie an d'Hëtzt ëmzewandelen fir Damp ze produzéieren. Fir héich Waasserverdampfungsraten a Solarwärmekonversiounseffizienz z'erreechen, sollt dat idealt Material eng breet Palette vun Absorptioun hunn fir effizient e groussen Deel vum Sonnespektrum ze benotzen, niddereg thermesch Konduktivitéit fir Wärmeverloscht z'ënnerdrécken, an dreidimensional (3D) poröse Kanäl fir effizient Waassertransport. Bis elo hunn d'Wëssenschaftler verschidde photothermesch Materialien entwéckelt op Basis vu Kuelestoff (zB Grafen oder Kuelestoff Nanotubes), Polymeren, Metaller a Metalloxiden an hir Hybriden, asw.
Wëssenschaftler hunn an de leschte Joeren haart geschafft fir vill Duerchbroch ze entdecken an ze maachen, also loosst eis aus e puer aktuellen Publikatiounen iwwer d'Fuerschungs Fortschrëtter an der photothermescher propper Waasser Generatioun an de leschte Joeren léieren.
- Naturkommunikatioun: Planzenblieder inspiréiere Solar-ugedriwwen, héicheffizient Waasserreiniger
D'Blieder vun natierleche Gefässplanzen hänken vun Ënnerscheeder am osmoteschen Drock, der Transpiratioun an der Ausscheedung of, fir Tonne proppert Waasser ze produzéieren, dat duerch Sonneliicht ugedriwwe gëtt. Inspiréiert dovun hunn d'Fuerscher an der Grupp vum Chun Li op der Qinghua Universitéit e Sonneliicht-gedriwwene Purifier fir effizient Waasserreinigung a -produktioun publizéiert. Dëse Sonneliicht-gedriwwene Purifier huet e Poly(N-Isopropylacrylamid)-Hydrogel (PN), deen op enger superhydrophiler Melamin-Schaum- Réckgrat verankert ass an op der Äussewelt mat enger PNIPAm-modifizéierter Graphen (PG)-Filtermembran beschichtet ass. Molekulardynamiksimulatiounen an experimentell Resultater hunn gewisen, datt déi superhydrophil Natur vum relativ steife Melamin-Réckgrat d'Schwellungs-/Entschwellungsquote vum PNPG-F-Purifier däitlech beschleunegt huet. Ënner der selwechter Sonneliichtintensitéit huet dës rationell konstruéiert Struktur eng Sammlung vun 4.2 kg/m2/h an eng Entfernung vun > 99% Ionen fir eng eenzeg PNPG-F aus enger Salzlake duerch déi synergistesch Effekter vun der Verdampfung an der Tropfzufügung geliwwert. Den Auteur gesitt grouss potenziell Uwendungen fir dëst héicheffizient Sonneliicht-gedriwwent System a verschiddene Waasserbehandlungsapplikatiounen. D'Studie gouf als Artikel mam Titel "Plant leaves inspired sunlight-driven purifier for high-efficiency clean water production" an der Nature-Ënnerzäitschrëft Nature communications publizéiert.
- Science Fortschrëtter: Héich hydratable Polymer Netzwierker vu Liichtabsorberende Hydrogelen fir d'Solarwasserreinung
D'Solarwasserverdampung fir d'Waasserreinung ass eng villverspriechend Technologie fir Séisswaasserproduktioun. Wéi och ëmmer, d'Solardampgeneratioun ass energieintensiv, wat zu enger gerénger Waasserproduktioun ënner natierlecht Dagesliicht resultéiert. Dofir gëtt et e grousse Besoin fir nei Materialien z'entwéckelen, déi d'Energiefuerderung fir Waasserverdampfung reduzéiere kënnen an d'Solarwasserreinigung beschleunegen. D'Grupp vum Professer Guihua Yu zu Austin, Texas, USA, huet en héich hydratiséierte Liichtabsorberende Hydrogel (h-LAH) gemellt, besteet aus Polyvinylalkohol a Chitosan als Hydratatiounsrot a Polypyrrol als Liichtabsorber, wat manner Energie (<50% vum Waasservolumen) benotze kann fir Waasser ze verdampen. Et gouf bewisen datt d'Erhéijung vun der Hydratatiounskapazitéit vun h-LAH den Zoustand vum Waasser änneren kann an deelweis Waasser aktivéieren, doduerch d'Waasserverdampung erliichtert. h-LAH erhéicht d'Sonnedampproduktioun op e Rekordrate vu ~3.6 kg/m2/h an 1 Sonn. h-LAH-baséiert Sonnewaasserverdampung huet och laangfristeg Haltbarkeet an antifouling Eegeschafte géint komplex ionesch Verschmotzung gewisen. D'Fuerschung gouf an engem Pabeier mam Titel "Planteblieder inspiréiert Sonneliicht-Undriff Purifier fir héicheffizient propper Waasserproduktioun" am Science Subjournal Science Advances publizéiert.
- Angew: COF Material mat Superhydrophilizitéit a breet Wellelängt Liichtabsorption fir photothermesch Waasserverdampung
Déi inherent Hydrophobitéit a limitéierter Liichtabsorptioun vu porösen organeschen Polymeren, besonnesch an der no-Infrarout (NIR) Regioun, sinn zwee Flaschenhals, déi hir Uwendung an der Solardampgeneratioun (SSG) behënneren. Fuerscher an der Xiaoli Yan Grupp op der Jilin Universitéit hunn e kovalent organesche Kader (COF) entwéckelt baséiert op 1,4,5,8 tetrakis (phenylamino) anthracene-9,10-dion (TPAD) (TPAD-COF), déi sech duerch Superhydrophilizitéit a breet Liichtabsorptioun charakteriséiert, déi SSG aus der ganzer UV/visiblen Regioun deckt. TPAD-COF, als effizient photothermescht Konversiounsmaterial ouni Zousatzstoffer, weist exzellent Waasserverdampfung vun 1.42 kg/m2/h an erreecht eng héich Energiekonversiounseffizienz vun 94% ënner enger Sonneintensitéitbestralung. Eng weider Ausdehnung vun der TPAD-baséiert COF Liichtabsorptiounsberäich gouf duerch postsynthetesch Modifikatioun vu cheléierte BF2 Molekülen erreecht. Systematesch Kontrollexperimenter an Analyse bestätegen datt d'Hydrophilizitéit vum photothermesche Konversiounsmaterial eng méi dominant Roll an den aktuellen TPAD-baséiert COFs spillt fir d'fotothermesch Waasserverdampfung. D'Fuerschungsaarbecht, mam Titel "Superhydrophilic2D Covalent Organic Frameworks as Broadband Absorbers for Efficient Solar Steam Generation", gouf am Top-Tier international Journal Angewise publizéiert. D'Aarbecht gouf am Top international Journal Angew publizéiert. Chem. Int. Ed.
- JACS: Hydrophil-hydrophobe Dual-Regioun COF/graphene Hydrogel fir photothermesch Waasserverdampung
D'Solarwasserverdampung ass eng nohalteg Waasserbehandlungstechnologie déi hëllefe kann d'global Waasserknappheet ze léisen. Wéi och ëmmer, dës Technologie stellt grouss Erausfuerderunge wéinst dem héijen Energieverbrauch a gerénger Verdampungsquote vun der Waasserverdampfung. D'Grupp vum Prof.. Arne Thomas op der Technescher Universitéit vu Berlin, Däitschland, bericht e kovalent organesche Kader (COF) / graphene Dual-Regioun Hydrogel, deen souwuel hydrophilen wéi hydrophobe Regiounen an engem Material enthält duerch eng einfach in situ Wuesstumsstrategie. De hydrophile COF deckt en Deel vun der hydrophobescher Grafenregioun. Duerch präzis Kontroll vun den zwou Bewässerungsregioune weist den Hybrid-Hydrogel effektiv liicht Ernte, tunbarer Befeuchtbarkeet, optiméiert Waassergehalt a reduzéierter Energiebedarf fir Waasserverdampfung. Als Solarabsorber erreecht den Dual-Regioun Hydrogel eng Dampgeneratiounsquote vu bis zu 3.69 kg/m2/h fir 1 Sonnestrahlung (1kw/m2), wat mat anere fortgeschratt Materialien vergläichbar ass. Zousätzlech kann dësen Hydrogel Verdamper benotzt ginn fir Drénkwaasser aus Mierwaasser a Kläranlag ze produzéieren, wat d'Potenzial vun der Waasserbehandlung demonstréiert. D'Fuerschungsaarbecht gouf am Journal JACS als "A Covalent Organic Framework / Graphene Dual-Region Hydrogel for Enhanced Solar-Driven Water Generation" publizéiert, JACS, eng Top international Zäitschrëft.
- Science Advances: Waasserlilie Blade Struktur-inspiréiert High-Effizienz photothermesch Waasserverdamper
An de leschte Joeren huet d'Interfacial Solar Damp Generatioun e grousst Potenzial gewisen fir eng héich Energiekonversiounseffizienz fir Desalinatioun an Ofwaasserbehandlung z'erreechen. Wéi och ëmmer, héich Verdampungsraten kënnen net erhale ginn wéinst der scheinbar inévitabeler Akkumulation vu Fouling oder Salz um Sonnenabsorber. D'Degradatioun gëtt beschleunegt wéi d'Léisungskonzentratioun eropgeet. Fir dëse Problem unzegoen, huet de Prof. Jia Zhu seng Grupp op der Nanjing Universitéit, inspiréiert vun der Struktur vu Waasserlilieblieder, eng Multi-Stage Struktur entworf (Water-lily-inspired Hierarchical Structure (WHS) photothermal-vapor Konversiounsapparat, deen 80% photothermesch Konversiounseffizienz erreechen kann wann Dir 10 wt% vun héich konzentréiertem Salzwasser behandelt an% vun héich konzentréiertem Salzwasser ass. der photothermal Konversioun Effizienz reduzéiert net bedeitend während der Behandlung vun héich konzentréiert Salzlake an Ofwaasser bis Verdampfung fäerdeg ass (dh "Null Offlossquantitéit"), an der Uewerfläch bleift propper D'Aarbecht war am Science Advance ënner dem Titel publizéiert "A Water-lily-inspiréiert Hierarchesch Design fir stabil an efficace Solar Verdampfung vun High Salinity Brine".
- Nano Energie: Molybdän Disulfid fir photothermesch Waasser Verdampfung
Fuerscher an der Grupp vu Lifeng Wan um Institut fir Grenzmaterialien vun der Deakin Universitéit hunn eng Serie vun Heterostrukturen aus Iwwergangsmetalldisulfid an stickstoffräichem Nitrid fir d'Verdampfung vu Solarwaasser iwwer partiell Kristalltransformatioun entwéckelt. Besonnesch dës fortgeschratt 2D Heterostrukturen weisen eng verbessert spektral Absorptioun am Infraroutberäich an exzellent chemesch Stabilitéit a verschiddene Léisungen, dorënner Waasser, Saieren a Basen. Méi wichteg ass, datt wéinst der erhéichter spektraler Absorptiounsintensitéit an dem reduzéierte Wärmeverloscht de MoS2-Mo5N6/ Melamin-Schaum (MF) Solarthermogerät eng héich Verdampfungsquote (2.31 kg m-2h-1) an eng héich Konversiounseffizienz (106.6%) weist, déi 1.4 respektiv 4.7 Mol méi héich sinn wéi déi vu MoS2/MF- a MF/Waasser-Solargeräter. Dës Aarbecht liwwert eng Serie vun fortgeschrattenen 2D-2D TMDs-stickstoffräiche Nitrid-Heterostrukturen mat exzellenter photothermescher Leeschtung fir d'Generatioun vu Solarwaasser. Dës Aarbecht gouf an der internationaler Fachzäitschrëft Nano Energy als "Advanced 2D-2D Heterostructures of Transition Metal Dichalcogenides and Nitrogen-rich Nitrides for Solar Water Generation" publizéiert.
Solar photothermesch Waasser Verdampfung Technologie gëtt erwaart de globale Mangel u proppert Waasser ze léisen, wat muss elo geléist ginn ass déi bëlleg Virbereedung vun photothermal Materialien, héich-Effizienz Operatioun, wéi och d'Stabilitéit an Portabilitéit vun benotzen an praktesch Applikatioun Ëmfeld, freeën eis op méi Resultater an Zukunft fir de fréie Virdeel vun der ganzer Mënschheet!
Fir méi Informatiounen iwwer Melamin-Schaum, kontaktéiert eis w.e.g. op [email protected] oder per Telefon: +86-28-8411-1861.
E puer Biller an Texter ginn vum Internet reproduzéiert, an de Copyright gehéiert dem originalen Auteur. Wann et eng Verletzung ass, kontaktéiert eis w.e.g. fir ze läschen.