Sólarorkustýrð milliflataruppgufun (e. interfacial evaporation (SIE)) er talin ein af efnilegustu tækni til að draga úr ferskvatnsskorti vegna getu hennar til að nýta sólarorku á skilvirkan hátt til að framleiða ferskt vatn. Að auki hafa sólarorkuuppgufunartæki einstaka kosti við meðhöndlun á þéttu saltvatni . Uppgufunarferlið framleiðir aðeins saltkristalla sem aukaafurð, sem tryggir að vökvann losnar ekki. Hins vegar mun uppsöfnun salts í uppgufunartækinu hindra ljósgleypni og hafa áhrif á gufuútstreymi, sem að lokum leiðir til minnkaðrar uppgufunargetu uppgufunartækisins eða jafnvel bilunar.
Til að draga úr þessu vandamáli hafa sumir vísindamenn lagt til stefnu um „saltdreifingu“. Það er að segja að hringrásarleið er hönnuð fyrir lausnina til að leyfa saltjónum að flæða aftur inn í saltvatnið og koma þannig í veg fyrir að salt kristallist á uppgufunaryfirborðinu og ná þannig stöðugri og stöðugri uppgufun. Hins vegar mun þessi aðferð valda því að selta lausnarinnar eykst og vandamálið við saltkristöllun er enn óumflýjanlegt.
Önnur lausn er „söltun“ stefnan. Það er, uppbyggingin er stjórnað þannig að saltið er helst kristallað á svæðinu sem ekki er uppgufun, og dregur þannig úr áhrifum saltkristöllunar á uppgufunafköst, þannig að samtímis söfnun salts og ferskvatns er náð. Hins vegar stendur „söltun“ stefnan enn frammi fyrir nokkrum alvarlegum áskorunum í hagnýtri beitingu.
Í fyrsta lagi takmarkar einvídd saltvatnsflutningur frásogsgetu, sem dregur verulega úr heildar uppgufunarhraða. Í öðru lagi krefst saltkristöllunaraðferðin að fjarlægja saltkristalla reglulega, sem erfitt er að falla sjálfkrafa af yfirborði uppgufunartækisins vegna sterkrar viðloðun þeirra. Ef saltið sem sett er út er ekki fjarlægt í tæka tíð mun uppgufunargetan óhjákvæmilega minnka. Þar að auki þurfa margir afkastamiklir sólaruppgufunartæki hættuleg eða tímafrekt undirbúningsferli, svo sem háþrýsting, lágt lofttæmi eða háhita hitameðferð.
Þess vegna er að þróa endingargott sólaruppgufunartæki til að ná langtíma, skilvirkri og stöðugri uppgufun vatns og saltsöfnun með einföldu undirbúningsferli fyrir afsöltun án vökvalosunar óviðunandi vísindalegt markmið.
Byggt á ofangreindum áskorunum útbjó rannsóknarteymi Shandong First Medical University þrívíddar halla grafen spíral loftgel uppgufunartæki, sem getur náð skilvirkri sólaruppgufun á saltvatni með mikilli styrk og náð núlllausn vökva.
Til þess að mæta ströngum kröfum sólaruppgufunar með tilliti til skilvirkrar sólarupptöku, fullrar orkunýtingar, framúrskarandi saltþols og langtímastöðugleika, beinist hönnun verkefnisins aðallega að eftirfarandi fjórum lykilatriðum:
Einbeittu þér að byggingarhönnun og aukinni efnastöðugleika
Uppgufunartækið þarf að hafa sterka netbyggingu og efnafræðilegan stöðugleika, sem er lykilatriði til að ná fram langtíma, skilvirkri og stöðugri sólarafsaltun. Þess vegna völdu þeir ódýra, mjög vatnssækna, mjög gegndræpa og mjög seiglu melaminfroðu sem stuðningsgrind sólaruppgufunartækisins.
Þeir rannsökuðu síðan vélræna eiginleika grafen loftgela með melamínfroðu sem beinagrind í mörgum stillingum, þar á meðal þjöppun, beygingu og spennu, til að meta ítarlega vélræna eiginleika þeirra.
Til að sannreyna enn frekar styrkleika þess og endingu við raunverulegar notkunaraðstæður, framkvæmdi rannsóknarteymið prófanir við margvíslegar erfiðar aðstæður.
Þeir beygðu sýnið ítrekað 20 sinnum í lofti og vatni, lögðu það í bleyti í súrum og basískum lausnum og settu það í erfið umhverfi eins og hátt hitastig og ómskoðunarhrærslu.
Eftir þessar ströngu prófanir fundu þeir engar marktækar breytingar á útliti og örbyggingu sýnisins, sem sýndi fullkomlega framúrskarandi endingu þess og byggingarstöðugleika.
Áhersla á einföldun og hagkvæmar umbætur á framleiðsluferlum
Til að ná fram einfaldleika og hagkvæmni í framleiðsluferli uppgufunartækisins og forðast notkun dýrs búnaðar, hönnuðu þeir eftirfarandi undirbúningsskref:
Fyrsta skrefið er heitpressun
Með því að nota heitpressunartækni þjappaði rannsóknarhópurinn melamínfroðu af mismunandi þykktum til að fá forpressaða melamínfilmu með þykkt 1 mm.
Í þessu ferli, þegar hlutfallið milli upprunalegrar þykktar sýnisins og lokaþykktar þjappaðs efnis eykst, er porustærð forpressaðrar melamínfilmu fínstillt frá 150 μm til 20 μm , sem myndar einstaka þrívíddarhallakerfisbyggingu.
Annað skref er yfirborðsúðun
Notið úðaflösku til að úða grafenoxíðsviflausninni jafnt á yfirborð forpressaðrar melamínfilmu . Jafn dreifing grafenoxíðs í filmunni náðist, sem lagði grunninn að síðari sólarorkueyðingu.
Þriðja skrefið er loftþrýstingsþurrkun
Eftir úðun settu þeir filmuna beint í loftið til náttúrulegrar loftþurrkun. Þetta skref kemur í veg fyrir flókið, tímafrekt og orkufrekt undirbúningsferli eins og frostþurrkun, ofurgagnrýna þurrkun og skipti um leysiefni.
Fjórða skrefið er minnkun sólarljóss
Það er að segja að nota stækkunargler til að beina sólarljósi að sýninu. Undir virkni útfjólubláa geisla breytist litur yfirborðs sýnisins fljótt úr brúnu í svart, sem gefur til kynna að grafenoxíðið hafi tekist að minnka grafenoxíðið í minnkað grafenoxíð.
Þessi sólarlækkunaraðferð er ekki aðeins einföld í notkun og umhverfisvæn, heldur krefst hún ekki notkunar á efnafræðilegum afoxunarefnum eða háhita hitauppstreymi, sem dregur verulega úr framleiðslukostnaði og umhverfismengun.
Leggðu áherslu á skilvirka frásog sólarorku og lágmarka orkutapi
Sólaruppgufunartæki verða ekki aðeins að gleypa og breyta fjölmörgum sólarorku í varmaorku, heldur einnig að lágmarka orkutap af völdum dreifðar endurkasts og varmageislunar, og fanga viðbótarorku úr umhverfinu. Uppgufunarferlið við sólarviðmótið er stjórnað af þremur orkuflæði: sólarorkuinntak, uppgufunarorkuframleiðsla og orka sem dreift er til umhverfisins.
Því miður standa hefðbundnar tvívíddar sólaruppgufunartæki frammi fyrir orkuútbreiðslu vegna hitaskipta við umhverfið í kring, sem gerir það erfitt að ná fullkominni 100% umbreytingarskilvirkni sólar í gufu. Aftur á móti geta þrívíddar sólaruppgufunartæki rofið fræðileg mörk um skilvirkni sólar-í-gufu.
Til að draga úr orkutapi af völdum dreifðrar endurspeglunar og hitageislunar á efra yfirborði þrívíddarsýnisins, hannaði teymið þrívítt spíral íhvolfur grafen loftgel.
Þessi uppbygging hefur ekki aðeins meiri gleypni og lægri endurskin, heldur geta hliðarveggir þess einnig tekið upp umhverfishita og hita sem endurkastast dreifð frá botninum og gerir þannig kleift að endurheimta orku.
Leggðu áherslu á fínstillingu saltþols og saltkristöllunarstjórnun
Það er; með því að hanna einstaka flutningsrás er stuðlað að geislaflutningi pækils sem leiðir til stefnukristöllunar salts. Þessi hönnun kemur ekki aðeins í veg fyrir að salt setjist og stíflist á yfirborð uppgufunartækisins, heldur gerir hún sér einnig grein fyrir áhrifaríkri söfnun og nýtingu salts og bætir þannig verulega skilvirkni og sjálfbærni afsöltunarferlisins.
Þeir hönnuðu og bjuggu til þrívíddar grafennet með halla sem byggir á forpressaðri melamín porous filmu . Þetta grafennet með halla, sem er dreifð að innan en þétt að utan, getur myndað geislavirkan kapillarkraft sem stuðlar að geislavirkum flutningi saltvatns. Þegar gufa heldur áfram að myndast eykur geislavirkur flæði saltvatns styrk saltvatnsins á ytra yfirborði, sem veldur því að saltið kristallast stefnubundið á ytra yfirborði frekar en innra yfirborði. Þessi hönnun tryggir að innra yfirborð uppgufunartækisins viðheldur nægilegu uppgufunarsvæði og þar með ná fram skilvirkri og stöðugri sólaruppgufun.
Þess má geta að uppgufunartækið notar allt ytra yfirborð sitt til saltkristöllunar, sem gerir kristöllunarsvæðið mun stærra en önnur stefnuvirkt kristöllunaruppgufunartæki.
Saltkristallar eru aðallega samsettir úr lauslega pökkuðum saltkristöllum með mikið af svitaholum, sem eru gagnleg fyrir flutning saltvatns og losun gufu.
Ennfremur, vegna uppgufunarkælingaráhrifa, er yfirborðshiti saltlagsins lægra en umhverfishiti. Þessi eiginleiki gerir uppgufunartækinu kleift að gleypa meiri orku úr umhverfinu, sem bætir enn frekar uppgufunafköst.
Heimild greinar: Deep Tech
Rannsóknarhópurinn: Shandong First Medical University Team Research Group
Greinin er vísuð af: https://www.163.com/dy/article/J1RENDEH05119734.html
Fyrir frekari upplýsingar um SINOYQX melaminfroðu, vinsamlegast hafið samband við okkur á [email protected] eða sendið okkur símanúmer: +86-28-8411-1861.
Sumar myndir og textar eru afritaðir af netinu og höfundarrétturinn tilheyrir upprunalega höfundinum. Ef það er einhver brot, vinsamlegast hafðu samband við okkur til að eyða.