D'Grenzflächenverdampfung (SIE) duerch Sonnesystem gëllt als eng vun de villverspriechendsten Technologien fir de Mangel u Séisswaasser ze bekämpfen, well se d'Sonnenenergie effizient benotze kann, fir Séisswaasser ze produzéieren. Zousätzlech hunn d'Solarverdampfer eenzegaarteg Virdeeler bei der Behandlung vu konzentréiertem Salzofwaasser . De Verdampferprozess produzéiert nëmme Salzkristaller als Nieweprodukt, sou datt keng Flëssegkeet entlooss gëtt. D'Akkumulatioun vu Salz am Verdampfer behënnert awer d'Absorptioun vu Liicht an beaflosst d'Entkommen vum Damp, wat schlussendlech zu enger Ofsenkung vun der Verdampferleistung oder souguer zu engem Ausfall féiert.
Fir dëse Problem ze léisen, hunn e puer Fuerscher eng Strategie "Salzzirkulatioun" proposéiert. Dat ass, e Circulatiounswee ass fir d'Léisung entworf fir datt d'Salzionen zréck an d'Salzleis fléien, an doduerch datt d'Salz op der Verdampungsfläch kristalliséiert gëtt, an doduerch eng kontinuéierlech a stabil Verdampung erreecht gëtt. Wéi och ëmmer, dës Method wäert d'Salzitéit vun der Léisung erhéijen, an de Problem vun der Salzkristalliséierung ass nach ëmmer onvermeidbar.
Eng aner Léisung ass d'"Salting out" Strategie. Dat ass, d'Struktur ass geregelt sou datt d'Salz préférentiell am Net-Verdampfungsberäich kristalliséiert gëtt, an doduerch den Impakt vun der Salzkristalliséierung op d'Verdampungsleistung reduzéiert, an doduerch d'simultan Sammlung vu Salz a frëschem Waasser z'erreechen. Wéi och ëmmer, d'"Salting out" Strategie huet nach ëmmer e puer schwéier Erausfuerderunge bei der praktescher Uwendung.
Als éischt limitéiert een-zweedimensional Salzlaketransport d'Absorptiounskapazitéit, wat d'Gesamtverdampungsrate wesentlech reduzéiert. Zweetens erfuerdert d'Salzkristalliséierungsstrategie reegelméisseg Entfernung vu Salzkristalle, déi schwiereg sinn automatesch vun der Verdampfer Uewerfläch ze falen wéinst hirer staarker Adhäsioun. Wann d'deposéiert Salz net an der Zäit ewechgeholl gëtt, gëtt d'Verdampfungsleeschtung zwangsleefeg reduzéiert. Ausserdeem erfuerderen vill héicheffizient Solarverdamper geféierlech oder Zäitopwänneg Virbereedungsprozesser, wéi Héichdrock, Low-Vakuum oder Héichtemperatur Wärmebehandlungen.
Dofir ass d'Entwécklung vun engem haltbaren Solarverdamper fir laangfristeg, effizient a stabil Waasserverdampung a Salzsammlung duerch en einfache Virbereedungsprozess fir d'Nullflëssegkeet Entsalung z'erreechen ass en onverwierklecht wëssenschaftlecht Zil.
Baséierend op den uewe genannten Erausfuerderungen, huet d'Fuerschungsteam vun der Shandong First Medical University en dreidimensionalen Gradient-Graphenspiral-Airgel-Verdamper virbereet, deen effizient Solarverdampfung vu héichkonzentréiert Salzwaasser erreechen kann an d'Nullflëssegkeetsauslaaf erreechen kann.
Fir déi streng Ufuerderunge vun de Solarverdamper a punkto effiziente Solarabsorptioun, voller Energieverbrauch, exzellente Salzresistenz a laangfristeg Stabilitéit z'erreechen, konzentréiert de Projet Design haaptsächlech op déi folgend véier Schlësselpunkten:
Focus op strukturell Design a chemesch Stabilitéit Verbesserung
Den Verdampfer muss eng staark Netzwierkstruktur a chemesch Stabilitéit hunn, wat entscheedend ass fir eng laangfristeg, effizient a stabil Solarentsalzung z'erreechen. Dofir hunn si sech fir bëlleg, superhydrophil, héichporos an héichwidderstandsfäeg Melaminschaum als ënnerstëtzende Skelett vum Solarenverdampfer entscheet.
Si studéiert dann d'mechanesch Eegeschafte vun graphene Aerogels mat Melamine Schaum als Skelett a verschidde Modi, dorënner Kompressioun, Béie, a Spannung, fir hir mechanesch Eegeschafte ëmfaassend ze evaluéieren.
Fir seng Robustheet an Haltbarkeet ënner aktuellen Uwendungsbedingunge weider ze verifizéieren, huet d'Fuerschungsteam Tester ënner verschiddenen extremen Konditiounen gemaach.
Genauer gesot, hunn si d'Prouf 20-mol a Loft a Waasser gebéit, se a sauer an alkalesche Léisunge gedränkt an se a rauh Ëmfeld wéi héich Temperaturen an Ultraschallrührung placéiert.
No dëse strenge Tester hu se keng bedeitend Ännerungen am Erscheinungsbild an der Mikrostruktur vun der Probe fonnt, wat seng exzellent Haltbarkeet a strukturell Stabilitéit voll bewisen huet.
Focus op Vereinfachung a wirtschaftlech Verbesserung vun de Fabrikatiounsprozesser
Fir Einfachheet an Economie am Verdampfer Fabrikatiounsprozess z'erreechen an d'Benotzung vun deier Ausrüstung ze vermeiden, hunn se déi folgend Virbereedungsschrëtt entworf:
Den éischte Schrëtt ass waarm Pressen
Mat Hëllef vun Hot Pressing Technologie huet d'Fuerschungsteam Melamine-Schaum vu verschiddenen Dicken kompriméiert fir e virgepresste Melaminefilm mat enger Dicke vun 1mm ze kréien.
Wärend dësem Prozess, wann d'Verhältnes vun der ursprénglecher Déckt vun der Prouf zu der finaler kompriméierter Déckt eropgeet, gëtt d'Poregréisst vum virgepressten Melaminfilm fein vun 150 μm bis 20 μm reguléiert, wouduerch eng eenzegaarteg dräidimensional Gradientennetzstruktur entsteet.
Den zweete Schrëtt ass Uewerflächesprayen
Benotzt eng Sprëtzfläsch fir d'Graphenoxidsuspensioun gläichméisseg op d'Uewerfläch vum virgepressten Melaminfilm ze sprëtzen . Déi gläichméisseg Verdeelung vum Graphenoxid am Film gouf erreecht, wat d'Grondlag fir eng spéider Sonnereduktioun geluecht huet.
Den drëtte Schrëtt ass Atmosphärendrocktrocknung
No der Sprayéiere hunn se de Film direkt an d'Loft geluecht fir d'natierlech Lofttrocknung. Dëse Schrëtt vermeit déi komplex, Zäit-opwänneg an energie-opwänneg Virbereedungsprozesser wéi Gefriertrocknung, superkritesch Trocknung a Léisungsmëttel Ersatz.
De véierte Schrëtt ass Sonneliichtreduktioun
Dat ass, eng Lupe benotzt fir Sonneliicht op d'Probe ze fokusséieren. Ënnert der Handlung vun ultraviolette Strahlen ännert d'Faarf vun der Probefläche séier vu brong op schwaarz, wat beweist datt d'Graphenoxid erfollegräich op reduzéierter Graphenoxid reduzéiert gouf.
Dës Solarreduktiounsmethod ass net nëmmen einfach ze bedreiwen an ëmweltfrëndlech, awer erfuerdert och net d'Benotzung vu chemesche Reduktiounsmëttelen oder héich-Temperatur-thermesch Reduktiounsprozesser, wat d'Produktiounskäschte an d'Ëmweltverschmotzung wesentlech reduzéiert.
Focus op effizient Solarenergie-Absorptioun an d'Minimaliséierung vum Energieverloscht
Solarverdamper mussen net nëmmen eng breet Palette vu Solarenergie an thermesch Energie absorbéieren an ëmsetzen, awer och Energieverloschter minimiséieren, déi duerch diffus Reflexioun an thermesch Stralung verursaacht ginn, an zousätzlech Energie aus der Ëmwelt erfaassen. D'Verdampfungsprozess op der Solar-Interface gëtt vun dräi Energieflux kontrolléiert: Solarenergie-Input, Verdampungsenergieausgang, an d'Energie, déi an d'Ëmwelt dissipéiert gëtt.
Leider sinn konventionell zweedimensional Sonnevaporatoren mat Energievergëftungsprobleemer wéinst Wärmeaustausch mat der Ëmgéigend, wat et schwéier mécht déi ideal 100% Solar-zu-Damp Konvertéierungseffizienz z'erreechen. Am Géigesaz, dräi-zweedimensional Solar evaporators kënnen d'theoretesch Limite vun Solar-zu-Damp Konversioun Effizienz briechen.
Fir den Energieverloscht ze reduzéieren, deen duerch diffus Reflexioun an thermesch Stralung op der ieweschter Uewerfläch vun der dreidimensionaler Probe verursaacht gëtt, huet d'Team eng dreidimensional Spiralkonkave Graphen-Aerogel entworf.
Dës Struktur huet net nëmmen eng méi héich Absorptioun a manner Reflexivitéit, awer seng Säitewänn sinn och fäeg d'Ëmgéigend Hëtzt an d'Hëtzt diffus vun ënnen reflektéiert ze absorbéieren, an doduerch eng effektiv Energieercuperatioun z'erméiglechen.
Focus op Salz Toleranz Optimiséierung a Salzkristalliséierungsmanagement
Dat ass; andeems en eenzegaartegen Transportkanal designt gëtt de radialen Transport vu Salzlake gefördert, wat zu enger Richtungskristalliséierung vu Salz féiert. Dësen Design verhënnert net nëmmen effektiv d'Salz aus der Oflagerung an der Verstopptung op der Verdampferoberfläche, awer realiséiert och déi effektiv Sammlung an d'Benotzung vu Salz, sou datt d'Effizienz an d'Nohaltegkeet vum Desalinatiounsprozess wesentlech verbessert.
Genauer gesot, hunn si eng dräidimensional Gradient-Graphen-Netzwierkstruktur entworf a virbereet, déi op engem virgepressten Melamin-porösen Film baséiert . Dëst Gradient-Graphen-Netzwierk, dat bannen dënn an baussen dicht ass, kann eng radial Kapillarkraaftënnerscheed bilden, wat den radialen Transport vu Salzlake fördert. Well weider Damp generéiert gëtt, erhéicht de radiale Stroum vu Salzlake d'Salzlakekonzentratioun an der baussenzeger Uewerfläch, wouduerch d'Salz sech op der baussenzeger Uewerfläch geriicht kristalliséiert anstatt op der bannenzeger Uewerfläch. Dësen Design garantéiert, datt déi bannenzeg Uewerfläch vum Verdampfer eng genuch Verdampfungsfläch behält, wouduerch eng effizient a stabil Sonneverdampfung erreecht gëtt.
Et ass derwäert ze ernimmen datt den Verdamper seng ganz baussenzeg Uewerfläch fir d'Salzkristalliséierung benotzt, wat d'Kristalliséierungsberäich vill méi grouss mécht wéi aner Richtungskristalliséierungsverdamper.
Salzkristalle besteet haaptsächlech aus locker gepackten Salzkristalle mat vill Poren, déi fir den Transport vu Salzlake an d'Verëffentlechung vum Damp profitéieren.
Ausserdeem ass d'Uewerflächentemperatur vun der Salzschicht wéinst dem Verdampfungskillungseffekt méi niddereg wéi d'Ëmfeldstemperatur. Dës Charakteristik erméiglecht den Verdamper méi Energie aus der Ëmwelt ze absorbéieren, wat d'Verdampungsleistung weider verbessert.
Artikel Quell: Deep Tech
Der Fuerschung Grupp: Shandong Éischt Medical University Team Fuerschung Group
Den Artikel ass zitéiert vun: https://www.163.com/dy/article/J1RENDEH05119734.html
Fir méi Informatiounen iwwer SINOYQX 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.