Новият нанокомпозит подобрява слънчевото изпаряване за пречистване на водата

Глобалният недостиг на питейна вода е тежък проблем за хората. Пречистването на водата консумира голямо количество изкопаема енергия и генерира вторично замърсяване.
2022 1 20

Слънчево-термичното междуфазно изпаряване се счита за най-обещаващата стратегия за справяне с този проблем. Въпреки това, разработването на оптимизиран материал, включващ както ефективно преобразуване на слънчева вана, и добрата екологична толерантност все още остава предизвикателство.

Изследователи от Института за инженеринг на процеса (IPE) на Китайската академия на науките са разработили ултра стабилен аморфен Ta2O5/C нанокомпозит с куха многослойна структура (HOMS) за изпаряване на слънчевата енергия, което може да подобри ефективността на пречистването на водата.

Изследването е публикувано в Advanced Materials на 29 октомври.

"Прецизният контрол на атомния и състава в градивния блок на HOMS осъзнава индиректна структура на ленти с изобилие от енергийни състояния около нивото на Ферми, което засилва нерадиационния релаксация, за да се улесни фототермалното преобразуване", заяви проф. Уанг Дан, съответният автор на изследването, "Уникалната куха многослойна структура може ефективно да подобри абсорбцията на светлината като черно тяло."

Homs намалява енергията, необходима за изпаряването на водата. Резултатите от симулацията показват, че HOMS установява градиент на термично поле, като по този начин осигурява движещата сила за изпаряване на парите.

"HOMS също е от полза за водния транспорт", каза Ванг, "затворените кухини в HOM насърчават дифузията на течната вода поради ефекта на капилярното изпомпване, а нанопорите в HOM предизвикват водни молекули да се изпаряват под формата на групи, като по този начин позволяват изпаряване с по -малко енталпи . "

С високоефективната фотоабсорбция и фототермална конверсия е постигната супер бърза скорост на изпаряване от 4,02 kg M-2H-1. Скоростта на изпаряване едва се променя след 30 дни и без натрупване на сол, което показва дългосрочна стабилност.

По-специално, концентрацията на псевдовирус SC2-P може да бъде намалена с шест порядъка след изпаряване.

Този композит на аморфен Ta2O5/C е лесно изработен, носен, съхраняван и рециклиран. Тя може да се приложи за пречистване на морската вода или към тежка метална или бактериална вода, получаване на питейна вода, която отговаря на стандарта на Световната здравна организация.

Учените от IPE подготвят прототип на обезсоляване на морска вода за жителите на изолирани острови.