Isip usa ka malungtaron nga paagi sa paggamit sa mga kahinguhaan sa tubig, ang solar desalination adunay dako nga potensyal sa pagsulbad sa problema sa dili igo nga mga kahinguhaan sa presko nga tubig ug pagpagaan sa kakulang sa tubig. Bisan pa, ang tradisyonal nga teknolohiya sa desalination sa tubig sa dagat kanunay adunay mga problema sama sa taas nga konsumo sa enerhiya, komplikado nga kagamitan, ug taas nga gasto.
Sa bag-ohay nga mga tuig, ang bag-ong desalination coating nga mga teknolohiya base sa nanomaterials hinayhinay nga nakadani sa atensyon sa mga tigdukiduki. Ang graphene oxide nagpamenos sa graphene, isip usa ka bag-ong two-dimensional nga materyal, nagpakita ug dakong potensyal sa solar desalination.
Kung itandi sa tradisyonal nga desalination coating nga mga materyales, ang rGO adunay mga bentaha sa maayo kaayo nga conductivity, taas nga espesipikong lugar sa nawong ug maayo nga kalig-on sa kemikal, ug gilauman nga mapauswag ang kahusayan sa desalination ug makunhuran ang konsumo sa enerhiya.
Apan, ang rGO mismo adunay mga problema sa aggregation ug deposition, nga nagpamenos sa kalihokan ug kalig-on niini. Busa, ang pag-ayo sa rGO sa mga materyales nga foam aron maporma ang melamine foam /rGO composite coating nahimong epektibo nga paagi aron mapauswag ang kahusayan ug kalig-on sa desalination.
Pinaagi sa pagbag-o sa nawong ug pagpalig-on sa mga kabtangan sa carrier sa materyal nga bula, parehas namon nga giayo ang rGO sa nawong sa bula aron madugangan ang lugar nga kontak niini nga adunay mga ion nga asin sa tubig. Sa parehas nga oras, ang istruktura ug gibag-on sa rGO coating kontrolado aron ma-optimize ang kahusayan ug kalig-on sa desalination.
Aron makakuha og mas lawom nga pagsabot sa mekanismo sa desalination, nag-andam usab kami og usa ka pagkunhod sa graphene oxide (rGO) foam. Ang graphene trioxide-coated melamine foam adunay usa ka natural nga porous microstructure ug hydrophilicity, nga nagtugot niini nga adunay maayo nga pagkabasa ug makadani sa tubig ngadto sa evaporation area, nga nagtugot sa tubig nga mapuno dayon samtang naglikay sa pag-ulan sa asin.
Ang interfacial evaporation system sa graphene oxide-coated melamine foam mahimong makab-ot ang steady-state evaporation efficiency nga 89.6% ubos sa 1kW m−2 solar fuel. Kini nga interfacial evaporation system adunay taas nga solar-to-heat conversion efficiency ug maayo nga long-term stability, nga nagpakita sa potensyal alang sa komersyal nga seawater desalination.
Sa pagkakaron, ang global nga krisis sa enerhiya ug kakulang sa tubig nahimong dakong hulga sa malungtarong kalamboan sa tawhanong katilingban. Aron matubag ang nagkadako nga panginahanglanon sa enerhiya, ang pag-uswag sa lainlaing mga high-performance nga pagbag-o sa enerhiya ug mga teknolohiya sa pagputli sa tubig nakadawat dugang nga atensyon.
Solar powered interface nga evaporation nga teknolohiya
Isip usa ka promising renewable energy source, ang solar energy kay tungod sa iyang ultra-large capacity, universality, cleanliness, ug multi-functional conversion capabilities. Gipakita niini ang potensyal nga ilisan ang mga fossil fuel nga gipabilin sa fossil fuel.
Dugang pa sa solar photovoltaic nga teknolohiya nga direktang makamugna og electrical energy, ang solar-thermal energy conversion technology mosuhop usab sa solar energy ug mo-convert niini ngadto sa thermal energy, nga giisip nga usa ka simple ug epektibo nga paagi sa paggamit sa solar energy.
Ang kainit nga enerhiya nga nakabig gikan sa solar nga enerhiya mahimo’g magdala sa hinungdanon nga mga proseso sa industriya sama sa solar thermal power stations, solar desalination, sterilization, solar water heating system ug uban pang mga aplikasyon nga may kalabotan sa kainit. Ang solar desalination nagtanyag usa ka epektibo nga solusyon, labi na sa mga lugar nga kulang sa imprastraktura, tungod kay mahimo’g makuha ang presko nga tubig gikan sa tubig sa dagat nga wala’y dugang nga input sa enerhiya.
Sa bag-ohay nga mga tuig, ang solar-driven nga interfacial evaporation nga teknolohiya nangita sa solar-heat conversion process sa liquid-vapor interface ug nahimong bag-ong solar energy utilization technology. Kung itandi sa tradisyonal nga integral nga pagpainit, ang interfacial evaporation system nagpakita sa mas taas nga evaporation efficiency ug mas paspas nga thermal response ug usa ka potensyal nga alternatibo sa seawater desalination.
Sa pagkakaron, daghang mga pagtuon ang gihimo sa pagpaayo sa thermal performance sa mga interfacial evaporation system. Ang kasagaran nga solar-driven nga interfacial evaporation system naglangkob sa tulo ka importanteng bahin:
Usa ka solar absorber nga adunay taas nga pagsuyup sa adlaw ug episyente nga nagbag-o sa solar radiation ngadto sa enerhiya sa kainit; usa ka insulator nga nagbalhin sa nabag-o nga kainit ngadto sa daghang tubig; ug usa ka agianan sa suplay sa tubig nga padayon nga nagkuha sa tubig gikan sa daghang tubig hangtod sa nawong sa solar absorber.
Sa mga nangaging pagtuon, daghang mga tigdukiduki ang nagpahinungod sa ilang kaugalingon sa pagpauswag sa kinatibuk-ang kahusayan sa solar-to-steam conversion pinaagi sa pag-synthesize sa broadband ug solar energy absorbing materials, pag-optimize sa disenyo sa bag-ong mga agianan sa suplay sa tubig, ug pagpaayo sa mga istruktura sa thermal insulation.
Sa pagkakaron, ang solar-driven nga interfacial evaporation system gigamit na sa daghang proseso sa industriya, induced solar distillation, solar sterilization, solar desalination ug solar power generation. Aron makab-ot ang taas nga performance sa evaporation sa sistema, importante nga susihon ang pagsuyup sa broadband sa tibuok solar spectrum sa mga materyales nga mosuhop sa solar.
Ang solar energy absorbing materials nga naugmad ug gisuhid sa solar-driven interfacial evaporation system nag-una naglakip sa carbonaceous nga mga materyales, plasmonic particle ug spectrally selective absorbing materials. Lakip niini, ang natural nga itom ug carbonaceous nga mga materyales adunay lig-on nga solar-heat conversion nga kapabilidad ug angayan alang sa broadband ug high-intensity solar absorbers.
Tungod sa ilang taas nga solar absorption rate, ubos nga gasto, ug maayo nga kalig-on, daghang carbon-based solar absorbers ang gitun-an, lakip ang carbon nanotubes, graphite, ug pagkunhod sa graphene oxide. Pagkahuman sa mga tuig nga pag-uswag, ang pagkaayo sa pagkakabig sa solar-to-steam sa sistema sa ilawom sa adlaw miabot sa labaw sa 90%.
Bisan kung adunay daghang mga pag-uswag sa pagpalambo sa solar energy absorbing materials ug pagdesinyo sa mga interfacial evaporation structures, kadaghanan sa naasoy nga solar desalination nga mga himan tungod sa pagtipon sa asin sa ibabaw nga bahin sa evaporator sa panahon sa proseso sa desalination. Ang natipon nga asin nagbabag sa pagsuyop sa adlaw ug nagbabag sa porous evaporator, nga miresulta sa ubos nga solar-to-heat conversion efficiency ug dili maayo nga evaporation performance.
Ang tradisyonal nga pisikal nga mga pamaagi sama sa ultrasonic waves ug water immersion kasagarang gigamit sa pagtangtang sa natipon nga mga asin, apan kini nga mga pamaagi dali nga makapahinabog kadaot sa interface sa evaporation structure.
Aron makunhuran ang akumulasyon sa asin sa interfacial evaporation system, daghang mga pagtuon ang naka-focus sa pagpalambo sa hydrophobic evaporation. Bisan pa, ang mga hydrophobic evaporator naglimite sa suplay sa tubig sa ibabaw nga bahin, sa ingon gipakunhod ang evaporative performance sa sistema. Ang laing paagi sa pagsulbad niini nga problema mao ang paggamit sa usa ka hydrophilic evaporator, nga nagpalihok sa sobra nga asin gikan sa ibabaw nga bahin ngadto sa kinadaghanang tubig.
Sa pagkakaron, daghang mga pagtuon ang naka-focus sa pagdesinyo sa hydrophilic evaporators, sama sa hydrophilic cellulose fabric membranes, paper-based hydrophilic membranes, ug bio-inspired evaporators. Apan ang pagpalambo sa usa ka dugay nga lig-on ug labi ka episyente nga solar-driven nga interfacial evaporation system nagpabilin nga usa ka hinungdanon nga hagit.
Sa kini nga pagtuon, gipakita namon ang usa ka resistensya sa asin, labi ka episyente nga pagsuyop sa solar ug paspas nga pagtubag sa thermal nga pagkunhod sa graphene oxide (rGO) nga foam alang sa solar-driven nga interfacial desalination ubos sa low-fluorescence nga pag-iilaw sa adlaw.
Sa bag-ong porous nga istruktura, ang hydrophilic melamine foam (MF) gipili isip base, nga dili lang mopalapad sa surface area para sa solar absorption apan mopausbaw usab sa multiple scattering.
Ang hydrophilicity sa nawong ug porosity sa pagkunhod sa graphene oxide-coated melamine foam naghatag igong basa ug pagsagol sa solar heat conversion zone, ingon man paspas nga pagpuno sa tubig, samtang naglikay sa pagtipon sa mga asin.
Gipahimuslan ang taas nga pasundayag sa gipakubus nga graphene oxide-coated melamine foam, ang solar-powered nga interfacial system makahimo sa solar-to-steam conversion rate nga 89.6%.
Dugang pa, pinaagi sa pag-integrate sa gipakunhod nga graphene oxide-coated melamine foam ngadto sa commercial solar energy, among gidesinyo ug gigama ang solar-driven interfacial seawater desalination device nga adunay solar-to-water conversion efficiency nga 56.4% ubos sa kahayag sa adlaw. Tungod sa solar desalination, ang limpyo nga tubig nga nakolekta kay gikinahanglan sa kalidad nga mainom.
Uban sa labing maayo nga evaporation performance ug scalability sa solar-to-thermal conversion nga mga materyales, kini nga sistema alang sa solar-driven nga interfacial seawater desalination nagpresentar sa halapad nga mga prospect sa aplikasyon sa praktikal nga mga aplikasyon sa seawater desalination.
Scalability sa solar desalination heat transfer nga mga materyales
Usa ka interfacial evaporation system nga gibase sa gipamubu nga graphene oxide-coated melamine foam. Ang ter graphene oxide-coated melamine foam naa sa tunga ug giputos sa usa ka layer sa polyethylene (PE) foam sa gawas aron makahimo og self-bubble interfacial evaporation system.
Ang melamine foam nga adunay sapaw sa tellurium-reduced graphene oxide gigamit aron dali nga masuhop ang insidente sa radyasyon sa adlaw, mabag-o ang enerhiya sa adlaw ngadto sa kainit, ug makamugna og puwersa sa pagpalihok alang sa interfacial evaporation. Sa pikas bahin, ang hydrophilic nga pagkunhod sa graphene oxide nga adunay sapaw nga melamine foam mahimo nga padayon nga magkuha sa brine sa evaporation zone.
Ang porous nga istruktura sa graphene trioxide-coated melamine foam nagtugot sa namugna nga alisngaw sa pag-ikyas ngadto sa kalikopan, nga nagpasiugda sa pagkuha sa kahayag sa adlaw ug sa ingon nagdugang sa kaepektibo sa solar-to-heat conversion. Ang gipakunhod nga graphene oxide-coated melamine foam kay porous ug hydrophilic, nga nagtugot niini sa pagkuha sa tubig ngadto sa evaporation structure nga gihulagway sa ibabaw samtang dungan nga nagbungkag sa mga concentrated salts balik ngadto sa bulk nga tubig sa dagat.
Atol sa proseso sa pag-alisngaw, ang konsentrasyon sa asin sa bula mas taas kay sa konsentrasyon sa tubig dagat sa ilawom. Ang mga pagbag-o sa konsentrasyon hinungdan nga ang asin mabungkag ngadto sa bulk water. Dugang pa, ang naglibot nga polyethylene foam dili lamang makapakunhod sa graphene oxide-coated melamine foam , apan natural usab nga magtapok sa ibabaw sa tubig, nga makapugong sa pagkawala sa kainit nga gipahinabo sa naglibot nga tubig nga parat.
Ang mga sistema sa pag-alisngaw sa interface mahimong magpadayon ug episyente sa mga ibabaw nga tubig nga wala kinahanglana ang komplikado nga mga disenyo sa pagtukod. Dugang pa, tungod kay ang evaporation mahitabo sa gas-liquid interface, ang interfacial evaporation system mahimo nga molihok nga awtonomiya kung ang interface nag-receed.
Ang Tellurium-reduced graphene oxide-coated melamine foam usa ka importanteng bahin sa interfacial evaporation system. Ang melamine foam gipaunlod sa graphene oxide colloidal suspension aron maandam ang pagkunhod sa graphene oxide-coated melamine foam, ug dayon ang graphene oxide gikunhoran ngadto sa pagkunhod sa graphamine oxide gamit ang hydrothermal nga pamaagi.
Ang pagkunhod sa graphene oxide-coated melamine foam nga adunay diyametro nga 3.5 cm ug ang gibag-on nga 1.6 cm dali nga mabuhat ug ang kolor niini lawom nga itom.
Ang roughness sa nawong sa gipamubu nga graphene oxide-coated melamine foam nga materyal nga naobserbahan gamit ang usa ka three-dimensional optical microscope nagpakita sa usa ka kalainan sa gitas-on nga labaw sa 300 μm. Ang rough surface structure sa solar thermal conversion composites nag-una tungod sa porous nga istruktura sa melamine foam, ug ang giusab nga pagkunhod sa graphene oxide nagdugang usab sa surface roughness.
Ang kabangis sa nawong nagpadako sa solar absorption surface area samtang nagdugang sa daghang pagsabwag sa insidente sa kahayag sa adlaw, sa ingon nagpauswag sa solar-to-heat conversion efficiency sa sistema. Microstructure sa giandam nga melamine foam sa lain-laing mga magnifications. Ang graphene oxide-coated melamine foam surface nagpakita sa usa ka wrinkled ug interconnected network structure.
Ang gidak-on sa pore sa rGO-coated melamine foam kay tali sa 20 ug 40 μm. Ang bukas nga istruktura sa lungag ug kulubot nga nawong nagpadali sa pagbutang sa graphene oxide. Ang pagkunhod sa graphene oxide-coated melamine foam adunay maayo nga pagkabasa sa tubig tungod sa hydrophilicity sa porous melamine foam.
Sa higayon nga ang usa ka tinulo sa tubig makahikap sa ibabaw sa gipakunhod nga graphene oxide-coated melamine foam, kini hingpit nga masuhop sulod sa 0.5 ka segundo. Ang hydrophilic nga nawong sa gikunhoran nga graphene oxide composites dali nga makagiya sa drainage sulod sa porous nga istruktura. Ang porosity sa pagkunhod sa graphene oxide-coated melamine foam gitino pinaagi sa pagtandi sa mga pagbag-o sa masa sa wala pa ug pagkahuman sa pagsuyup sa tubig.
Ang porosity sa graphene oxide-coated melamine foam mahimong moabot sa 85.55%. Ang pagsuyop sa enerhiya sa solar pinaagi sa pagkunhod sa graphene oxide-coated melamine foam direkta nga makaapekto sa solar-to-heat conversion efficiency sa sistema. Aron sa pagtimbang-timbang sa salt resistance, ang pagkunhod sa graphene oxide-coated melamine foam gibutang sa sodium chloride solution (3.5 wt%).
Dayon ang 3 g sa solid sodium chloride gibutang sa ibabaw nga nawong ug ang Tergo-coated melamine foam gibutang sa solar density nga 1 kW m−2. Ang gidaghanon sa solid nga asin anam-anam nga matunaw human sa 120 minutos.
Kon mosidlak ang adlaw sa ibabaw nga bahin sa rGO-coated melamine foam , ang temperatura sa rGO-coated melamine foam kusog nga mosaka sulod sa pipila ka minuto ug magpabilin sa 35°C sa tibuok proseso sa pag-alisngaw. Tungod kay ang pagkatunaw sa asin nagdepende sa temperatura, kon mas taas ang temperatura, mas paspas nga matunaw ang asin ug busa ang asin nga puthaw mahimong matunaw pag-usab sa tubig sa ibabaw.
Sa gipamubu nga graphene oxide-coated melamine foam, nga adunay daghang mga pores nga adunay taas nga kapasidad sa pagsuyup sa tubig nga makahatag usa ka padayon nga suplay sa tubig sa ibabaw nga nawong, ang mga asin mahimong molihok gikan sa ibabaw nga bahin sa sublayer sa tubig. Ang mga pagbag-o sa temperatura mosangpot sa mga pagbag-o sa kaasinan tali sa ibabaw nga evaporation surface ug sa lawas.
Aron makuha ang broadband ug episyente nga pagsuyop sa enerhiya sa solar, ang melamine foam giusab sa porous hydrophilic melamine foam, sa ingon nagdugang ang sulud sa sulud sa pagsuyup sa solar ug nagdugang daghang pagkatibulaag.
Ang solar interfacial evaporation system base sa rGO-coated melamine foam nagpakita sa paspas nga thermal response sa solar power density nga 1 kW m−2, nga nakab-ot ang usa ka steady-state nga solar thermal conversion efficiency nga 89.6%.
Sa katapusan, among gisagol ang usa ka gipakunhod nga graphene oxide-coated melamine foam evaporator ngadto sa usa ka solar still, nga makahimo og 56.4% nga tubig nga mainom nga adunay asin nga akumulasyon sa 1 kW m−2.
Among gilantaw nga kining solar-powered nga interfacial desalination device mahimong gamiton sa hilit nga mga isla o sa kadagatan sa pagkolekta ug mainom nga tubig gikan sa abunda nga tubig-dagat o uban pang parat nga mga kahinguhaan.
Panapos
Ang desalination rGO-coated melamine foam, isip usa ka bag-o ug episyente nga teknolohiya sa solar desalination, adunay dako nga potensyal ug mga prospect sa aplikasyon. Dili lamang kini makahatag ug kasaligan nga presko nga tubig nga kahinguhaan alang sa mga lugar nga nihit sa tubig, apan makunhuran usab ang pagsalig sa tradisyonal nga enerhiya, makunhuran ang konsumo sa enerhiya ug polusyon sa kalikopan.
Ang mga resulta sa kini nga panukiduki maghimo usa ka hinungdanon nga kontribusyon sa pagsulbad sa problema sa kakulang sa kahinguhaan sa tab-ang nga tubig sa kalibutan ug mapauswag ang katumanan sa malungtarong kalamboan.
Alang sa dugang nga impormasyon bahin sa SINOYQX Melamine Foam, palihug kontaka kami sa [email protected] o tawagi kami sa: +86-28-8411-1861.
Ang ubang mga hulagway ug mga teksto gikopya gikan sa Internet, ug ang copyright iya sa orihinal nga tagsulat. Kung adunay bisan unsang paglapas, palihug kontaka kami aron mapapas.