Şirin su çatışmazlığı sosial inkişaf üçün getdikcə daha ciddi problemdir. Bildirilir ki, dünya əhalisinin 29%-i təhlükəsiz içməli sudan məhrumdur və əhalinin artımı və ekoloji problemlər səbəbindən təmiz suya tələbat hələ də artır. Koronavirus xəstəliyinin (Neokoronavirus pnevmoniyası) cari epidemiyası kontekstində kanalizasiya ilə əlaqəli təmiz su xüsusilə vacibdir. Günəş enerjisi ilə işləyən suyun buxarlanması yeganə enerji girişi kimi günəş işığından istifadə edərək dəniz suyundan və çirkab sularından təmiz su əldə etmək üçün ən perspektivli texnologiyalardan biri hesab olunur. Texnologiya əsasən günəş enerjisini buxar istehsal etmək üçün istiliyə çevirmək üçün buxarlandırıcı kimi fəaliyyət göstərən günəş absorberlərinə əsaslanır. Yüksək suyun buxarlanma sürətinə və günəş istiliyinə çevrilmə səmərəliliyinə nail olmaq üçün ideal material günəş spektrinin böyük bir hissəsini səmərəli istifadə etmək üçün geniş udma diapazonuna, istilik itkisini yatırmaq üçün aşağı istilik keçiriciliyinə və səmərəli su nəqli üçün üçölçülü (3D) məsaməli kanallara malik olmalıdır. İndiyə qədər alimlər karbon (məsələn, qrafen və ya karbon nanoborucuqları), polimerlər, metallar və metal oksidləri və onların hibridləri əsasında müxtəlif fototermal materiallar hazırlayıblar.
Elm adamları son illərdə kəşf etmək və bir çox irəliləyişlər etmək üçün çox çalışırlar, buna görə də gəlin son illərdə fototermal təmiz su istehsalı sahəsində tədqiqatın gedişatı haqqında bir neçə aktual nəşrdən öyrənək.
- Təbiət Əlaqələri: Bitki yarpaqları günəş enerjisi ilə işləyən, yüksək səmərəli su təmizləyicisini ilhamlandırır
Təbii damar bitkilərinin yarpaqları günəş işığı ilə işləyən tonlarla təmiz su istehsal etmək üçün osmotik təzyiq, transpirasiya və ifrazat fərqlərinə əsaslanır. Bundan ilhamlanan Çinhua Universitetindəki Çun Li qrupundakı tədqiqatçılar səmərəli suyun təmizlənməsi və istehsalı üçün günəş işığı ilə işləyən təmizləyici barədə məlumat veriblər. Günəş işığı ilə işləyən bu təmizləyici, superhidrofil melamin köpük əsasına bərkidilmiş və xarici tərəfdən PNIPAm-modifikasiya edilmiş qrafen (PG) filtr membranı ilə örtülmüş mənfi temperatura həssas poli(N-izopropilakrilamid) hidrojelə (PN) malikdir. Molekulyar dinamika simulyasiyaları və eksperimental nəticələr göstərdi ki, nisbətən sərt melamin əsasının superhidrofil təbiəti PNPG-F təmizləyicisinin şişkinlik/şişkinləşmə sürətini əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirdi. Eyni günəş işığı intensivliyi şüalanması altında, bu rasional şəkildə hazırlanmış struktur, buxarlanma və damcı əlavəsinin sinergetik təsirləri vasitəsilə duzlu su ilə qidalanan tək bir PNPG-F üçün 4.2 kq/m2/saat toplama və > 99% ion təmizlənməsi təmin etdi. Müəllif bu yüksək səmərəli günəş işığı ilə işləyən sistemin müxtəlif su təmizləmə tətbiqlərində böyük potensial tətbiqlərini nəzərdə tutur. Tədqiqat Nature jurnalının Nature communications bölməsində “Bitki yarpaqlarından ilhamlanan günəş işığı ilə işləyən təmizləyici yüksək səmərəli təmiz su istehsalı üçün” adlı məqalə kimi dərc edilmişdir.
- Elmin nailiyyətləri: Günəş suyunun təmizlənməsi üçün işığı udan hidrogellərin yüksək nəmləndirici polimer şəbəkələri
Suyun təmizlənməsi üçün günəş suyunun buxarlanması şirin su istehsalı üçün perspektivli texnologiyadır. Bununla belə, günəş buxarının əmələ gəlməsi enerji tələb edir və təbii gün işığı altında su istehsalının az olması ilə nəticələnir. Buna görə də suyun buxarlanması üçün enerji tələbatını azalda bilən və günəş enerjisi ilə suyun təmizlənməsini sürətləndirə bilən yeni materialların hazırlanmasına böyük ehtiyac var. Professor Guihua Yu-nun Austin, Texas, ABŞ-da olan qrupu, suyun buxarlanması üçün daha az enerji (suyun həcminin < 50%-i) istifadə edə bilən, nəmləndirici əsas kimi polivinil spirt və xitozandan və işıq uducu kimi polipiroldan ibarət yüksək nəmləndirilmiş işığı udan hidrogel (h-LAH) haqqında məlumat verdi. Göstərilmişdir ki, h-LAH-nin nəmləndirici qabiliyyətinin artırılması suyun vəziyyətini dəyişdirə və suyun qismən aktivləşdirilməsinə səbəb ola bilər və bununla da suyun buxarlanmasını asanlaşdırır. h-LAH günəş buxarının istehsalını 3.6 günəşdə ~2 kq/m1/saat rekord sürətə çatdırdı. h-LAH əsaslı günəş suyunun buxarlanması da mürəkkəb ion çirkləndiricilərinə qarşı uzunmüddətli davamlılıq və çirklənmə əleyhinə xüsusiyyətlər nümayiş etdirdi. Tədqiqat Science subjournal Science Advances”də “Yüksək effektiv təmiz su istehsalı üçün bitki yarpaqlarından ilham alan günəş işığı ilə idarə olunan təmizləyici” adlı məqalədə dərc olunub.
- Angew: Fototermal suyun buxarlanması üçün superhidrofilliyə və geniş dalğa uzunluğuna malik işığın udulmasına malik COF materialları
Məsaməli üzvi polimerlərin, xüsusən də yaxın infraqırmızı (NIR) bölgəsində özünəməxsus hidrofobikliyi və məhdud işığın udulması, günəş buxarının istehsalında (SSG) tətbiqinə mane olan iki maneədir. Jilin Universitetində Xiaoli Yan qrupunun tədqiqatçıları 1,4,5,8 tetrakis(fenilamino)antrasen-9,10-dion (TPAD) (TPAD-COF) əsasında kovalent üzvi çərçivə (COF) işləyib hazırlamışlar ki, bu da superhidrofillik və bütün USV/görünən USV/görünən bölgəni əhatə edən geniş işığın udulması ilə xarakterizə olunur. TPAD-COF, heç bir əlavəsiz səmərəli fototermal çevrilmə materialı olaraq, 1.42 kq/m2/saat suyun əla buxarlanmasını nümayiş etdirir və bir günəş intensivliyi şüalanması altında 94% yüksək enerjiyə çevrilmə səmərəliliyinə nail olur. TPAD əsaslı COF işığın udulma diapazonunun daha da genişləndirilməsi xelatlaşdırılmış BF2 molekullarının postsintetik modifikasiyası ilə əldə edilmişdir. Sistematik nəzarət təcrübələri və təhlillər təsdiq edir ki, fototermal suyun buxarlanması üçün istifadə edilən cari TPAD əsaslı COF-larda fototermal çevrilmə materialının hidrofilliyi daha dominant rol oynayır. “Superhidrofilik 2D Kovalent Üzvi Çərçivələr Efficient Solar Steam Generation üçün Genişzolaqlı Absorberlər kimi” adlı tədqiqat işi yüksək səviyyəli beynəlxalq Angewise jurnalında dərc olunub. Əsər ən yaxşı beynəlxalq Angew jurnalında dərc olunub. Kimya. Int. Ed.
- JACS: Fototermal suyun buxarlanması üçün hidrofilik-hidrofobik ikili regionlu COF/qrafen hidrogel
Günəş suyunun buxarlanması qlobal su qıtlığını azaltmağa kömək edə bilən davamlı suyun təmizlənməsi texnologiyasıdır. Bununla belə, bu texnologiya yüksək enerji istehlakı və suyun buxarlanmasının aşağı buxarlanma sürəti səbəbindən böyük çətinliklərlə üzləşir. Almaniyanın Berlin Texniki Universitetində professor Arne Tomasın qrupu sadə in situ böyümə strategiyası vasitəsilə bir materialda həm hidrofilik, həm də hidrofobik bölgələri ehtiva edən kovalent üzvi çərçivə (COF)/qrafen ikili regionlu hidrogel haqqında məlumat verir. Hidrofilik COF hidrofobik qrafen bölgəsinin bir hissəsini əhatə edir. İki ıslatma bölgəsinə dəqiq nəzarət etməklə, hibrid hidrojel effektiv işıq yığımı, tənzimlənə bilən nəmlənmə qabiliyyəti, optimallaşdırılmış su tərkibi və suyun buxarlanması üçün azaldılmış enerji tələbatı göstərir. Günəş enerjisi uducu olaraq ikili regionlu hidrogel 3.69 günəş şüalanması (2kv/m1) üçün 1 kq/m2/saata qədər buxar əmələ gətirmə sürətinə nail olur ki, bu da digər qabaqcıl materiallarla müqayisə oluna bilər. Bundan əlavə, bu hidrogel buxarlandırıcıdan suyun təmizlənməsi potensialını nümayiş etdirərək dəniz suyu və kanalizasiyadan içməli su istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər. Tədqiqat işi ən yaxşı beynəlxalq jurnal olan JACS jurnalında “A Covalent Organic Framework/Graphene Dual-Region Hydrogel for Enhanced Solar-Driven Water Generation” kimi dərc edilib.
- Elmdə irəliləyişlər: Su zanbağı bıçağı strukturundan ilhamlanmış yüksək səmərəli fototermal su buxarlandırıcısı
Son illərdə fazalararası günəş buxarının istehsalı duzsuzlaşdırma və çirkab suların təmizlənməsi üçün yüksək enerjiyə çevrilmə səmərəliliyinə nail olmaqda böyük potensial nümayiş etdirmişdir. Bununla belə, günəş uducuda çirklənmə və ya duzun qaçılmaz toplanması səbəbindən yüksək buxarlanma sürətini saxlamaq mümkün deyil. Məhlulun konsentrasiyası artdıqca parçalanma sürətlənir. Bu problemi həll etmək üçün Nankin Universitetinin professoru Jia Zhunun qrupu su zanbağı yarpaqlarının strukturundan ilhamlanaraq çox mərhələli struktur (Su zanbağından ilham alan İerarxik Structure (WHS) fototermal-buxar çevrilmə cihazı, 80% duz və yüksək konsentrasiyalı suyun təmizlənməsi zamanı 10% fototermal çevrilmə səmərəliliyi əldə edə bilən) dizayn etdi. tullantı suları. Qeyd etmək lazımdır ki, yüksək konsentrasiyalı duzlu su və çirkab suların təmizlənməsi zamanı buxarlanma tamamlanana qədər (yəni “sıfır boşalma”) və səth təmiz qalana qədər əhəmiyyətli dərəcədə azalmır.
- Nano enerji: Fototermal suyun buxarlanması üçün molibden disulfidi
Deakin Universitetinin Sərhəd Materialları İnstitutundakı Lifeng Wan qrupunun tədqiqatçıları qismən kristal transformasiya yolu ilə günəş suyunun buxarlanması üçün bir sıra keçid metal disulfid və azotla zəngin nitrid heterostrukturları hazırlamışlar. Xüsusilə, bu inkişaf etmiş 2D heterostrukturlar infraqırmızı diapazonda spektral udmanın artırılması və su, turşular və qələvilər də daxil olmaqla müxtəlif məhlullarda əla kimyəvi stabillik nümayiş etdirir. Daha da əhəmiyyətlisi, artan spektral udma intensivliyi və azalmış istilik itkisi səbəbindən MoS2-Mo5N6/ melamin köpük (MF) günəş istilik cihazı yüksək buxarlanma sürəti (2.31 kq m-2saat-1) və çevrilmə səmərəliliyi (106.6%) nümayiş etdirir ki, bu da müvafiq olaraq MoS2/MF və MF/su günəş cihazlarından 1.4 və 4.7 dəfə yüksəkdir. Bu iş günəş suyu istehsalı üçün əla fototermal performansa malik bir sıra inkişaf etmiş 2D-2D TMD-lər - azotla zəngin nitrid heterostrukturları təqdim edir. Bu iş aparıcı beynəlxalq jurnal olan Nano energy-də “Günəş enerjisi ilə su istehsalı üçün keçid metal dixalkogenidlərinin və azotla zəngin nitridlərin qabaqcıl 2D-2D heterostrukturları” adı ilə dərc edilmişdir.
Günəş fototermal suyun buxarlanması texnologiyasının qlobal təmiz su çatışmazlığını həll edəcəyi gözlənilir, indi həll edilməli olan şey fototermal materialların aşağı qiymətə hazırlanması, yüksək səmərəli işləmə, həmçinin praktiki tətbiq mühitlərində istifadənin sabitliyi və daşınmasıdır, gələcəkdə bütün bəşəriyyətin erkən rifahı üçün daha çox nəticələri gözləyirik!
Melamin Köpüyü haqqında daha çox məlumat üçün [email protected] elektron poçt ünvanı ilə bizimlə əlaqə saxlayın və ya +86-28-8411-1861 nömrəsinə zəng edin.
Bəzi şəkillər və mətnlər İnternetdən çoxaldılıb və müəllif hüququ orijinal müəllifə məxsusdur. Hər hansı bir pozuntu varsa, silmək üçün bizimlə əlaqə saxlayın.