Солнечные генераторы для опреснения

Изготовление и применение MJF-печатных SSGS.(а) Процесс синтеза чернил C@Fe3O4 для печати MJF.(б) Иллюстрация настройки испытательного стенда MJF и структуры печатных SSGS.(c) Схематическая иллюстрация транспирации у растений и транспорта воды в стволе и пористых материалах.(d) Иллюстрированный процесс испарения воды на поверхности SSG, напечатанного MJF при солнечном облучении.Кредит: Yanbei Hou et al.

Этот подход с возобновляемыми источниками имитирует естественный водный цикл, используя солнечную энергию для испарения и изоляции воды.Тем не менее, технология ограничена необходимостью изготовления сложных топологий для увеличения площади поверхности, необходимой для достижения высокой эффективности испарения воды.

Чтобы преодолеть этот барьер, команда искала вдохновение дизайна от деревьев и использовала потенциал 3D -печати.В обзорах прикладной физики команда представляет современную технологию для производства эффективных SSG для опреснения и вводит новый метод для печати функциональных нанокомпозитов для мульти-реактивного слияния (MJF).

«Мы создали SSG с исключительными фототермическими показателями и самоочищающимися свойствами»,-сказал Кун Чжоу, профессор машиностроения в Технологическом университете Нанянга.

«Использование триликовой пористой структуры значительно повышает скорость испарения воды и обеспечивает непрерывную работу за счет предотвращения накопления соли, - это производительность остается относительно стабильной даже после длительного тестирования».

Физика, стоящая за их подходом, включает в себя преобразование энергии в легкомысленном уровне, где SSG поглощают солнечную энергию, преобразуют ее в тепло и испаряют воду/морскую воду.Пористая структура SSG помогает улучшить самоочищание путем удаления накопленной соли, чтобы обеспечить устойчивую опреснительную эффективность.

«Используя эффективный агент фототермического слияния, технология печати MJF может быстро создавать детали с сложными дизайнами», - сказал он.«Чтобы повысить эффективность фототермического преобразования агентов слияния и печатных деталей, мы разработали новый тип сплавного агента, полученного из металлоорганических рамок».

Их SSG были вдохновлены транспирацией растений и состоят из миниатюрных микроструктур в форме деревьев, образуя эффективное, теплообменное лес.

«Наша био-вдохновленная конструкция увеличивает площадь поверхности SSG»,-сказал Чжоу.«Использование TrieLike Design увеличивает площадь поверхности SSG, что повышает транспорт воды и повышает эффективность испарения».

Одним из больших сюрпризов был высокий уровень испарения воды, наблюдаемый как в моделируемых средах, так и в полевых испытаниях.Опытная вода последовательно соответствовала стандартам для питьевой воды-даже после давнего испытания.

«Это демонстрирует практичность и эффективность нашего подхода», - сказал Чжоу.«И это может быть быстро и легко массово продуцировать с помощью коммерческих принтеров MJF».

Работа команды показывает значительный потенциал для решения нехватки пресной воды.

«Наши SSG могут использоваться в регионах с ограниченным доступом к пресной воде, чтобы обеспечить устойчивое и эффективное опреснительное решение», - сказал Чжоу.«Помимо опреснения, он может быть адаптирован для других приложений, которые требуют эффективного преобразования солнечной энергии и очистки воды».

More information: 3D printing of bio-inspired porous polymeric solar steam generators for efficient and sustainable desalination, Applied Physics Reviews (2024). DOI: 10.1063/5.0200505