Исследователи из Гонконгского политехнического университета в поисках вариантов совершенствования систем опреснения воды создали аэрогель, который эффективнее проводит опреснение, чем существующие системы.
Раздел Технологии выходит при поддержке
Наша планета примерно на 71% состоит из воды. Однако 97% этой воды содержится в океанах. Остается лишь 3% пресной воды, большинство из которой заморожено в виде ледников. Таким образом преимущественно источниками питьевой воды для человечества служат реки и ручьи, что составляет всего 0,3% от общего объема воды на планете.
И без того скудное количество воды, которое мы имеем, также находится под угрозой из-за изменения климата, урбанизации, загрязнения окружающей среды и роста населения планеты. Более 2 млрд людей живут в местах, где ключевой источник воды подвергся загрязнению.
Патогенные микробы в воде служат возбудителями таких опасных заболеваний, как холера, диарея, дизентерия, полиомиелит и брюшной тиф. В таких условиях опреснение морской воды является одним из наиболее перспективных вариантов. Один из методов предполагает использование пористых материалов, поглощающих воду, которая испаряется вследствие нагревания под Солнцем. Однако проблема большинства испарителей, работающих на солнечной энергии, заключается в том, что их очень трудно масштабировать.
Производительность снижается с увеличением размера, поскольку меньше водяного пара может пройти сквозь материалы с мелкими порами и толстыми стенками. Однако команда исследователей под руководством Си Шеня из Гонконгского политехнического университета, кажется, нашла решение. Созданный китайскими исследователями аэрогель значительно эффективнее опресняет воду, чем аналогичные методы.
«Ключевыми факторами, определяющими эффективность испарения в пористых испарителях, являются локализация тепла, перенос воды и перенос пара. В конструкции испарителей достигнуты значительные успехи, позволяющие реализовать высокоэффективную локализацию тепла и перенос воды», — объясняет Си Шэнь.
Солнечная энергия остается самой удобной для процесса испарения воды. Было предпринято большое количество попыток разработать специализированные фототермические материалы. Свет, попадающий на эти материалы, преобразуется в тепло, используемое для ускорения испарения.
Фототермические материалы могут изготавливаться из полимеров, металлов, сплавов, керамики или цемента. Ранее эффективно зарекомендовали себя в опреснении и обеззараживании воды гидрогели. Однако они представляют собой полимеры, предназначенные для удержания воды, а это негативно влияет на эффективность и стабильность, в отличие от аэрогелей, которые изготовлены из полимеров, удерживающих воздух.
Аэрогели более жесткие, чем гидрогели, что позволяет просачиваться сквозь их поры не только воде, но и водяному пару. Единственным препятствием для развития этих материалов была их тенденция к снижению эффективности с увеличением масштаба.
Губчатый аэрогель, напечатанный на 3D-принтере слоями из пасты, содержащей углеродные нанотрубки и целлюлозные нановолокна, имел тонкие границы между длинными равномерно распределенными микроскопическими порами. Это позволило увеличить выход пара. Каждый слой также замораживался сразу после печати, чтобы на момент печати следующего слоя он оставался твердым.
Исследователи испытали аэрогель, добавив его в чашку с морской водой, покрытую изогнутой крышкой из прозрачного пластика. Проникая сквозь пластик, солнечный свет нагревал аэрогель, а водяной пар испарялся и конденсировался на крышке, стекая в воронку, которая отводила воду в отдельный контейнер.
Производительность их системы составляла около 3 столовых ложек питьевой воды. Но поскольку этот аэрогель долговечен и допускает масштабирование без ущерба для эффективности, он имеет потенциал для большего использования. Шен и его команда продолжат совершенствовать и масштабировать свой метод.
СпецпроектыНайважливіші новинки Toyota представили під Брюсселем: детальний огляд і коли очікувати в УкраїніЯк створити застосунок для шопінгу, який залучив мільйон користувачів? Досвід BROCARD
«Хотя я не могу дать вам точного ответа на вопрос о том, как часто нужно менять аэрогель, поскольку эта работа все еще находится на ранней стадии, мы уже планируем провести реальные испытания, чтобы оценить его долгосрочную эффективность», — отметил Си Шэнь.
Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Energy
Источник: ArsTechnica
Раздел Технологии выходит при поддержке
Favbet Tech – это IT-компания со 100% украинской ДНК, которая создает совершенные сервисы для iGaming и Betting с использованием передовых технологий и предоставляет доступ к ним. Favbet Tech разрабатывает инновационное программное обеспечение через сложную многокомпонентную платформу, способную выдерживать огромные нагрузки и создавать уникальный опыт для игроков.
No Comment! Be the first one.