Manko de dolĉa akvo estas ĉiam pli serioza defio al socia evoluo. Oni raportas, ke al 29% de la tutmonda loĝantaro mankas sekura trinkakvo, kaj la postulo je pura akvo ankoraŭ pliiĝas pro loĝantarkresko kaj mediaj problemoj. Pura akvo asociita kun kloakigo estas precipe grava en la kunteksto de la nuna ekapero de koronavirus-malsano (Neocoronavirus-pneŭmonito). Sunenergia akvovaporiĝo estas konsiderita unu el la plej promesplenaj teknologioj por produkti puran akvon el marakvo kaj kloakaĵo uzante sunlumon kiel la nuran energienigaĵon. La teknologio dependas multe de sunaj absorbiloj, kiuj funkcias kiel vaporigiloj por konverti sunenergion en varmecon por produkti vaporon. Por atingi altajn akvovaporigajn indicojn kaj sunvarmecajn konvertajn efikecojn, la ideala materialo devus havi larĝan gamon de absorbado por efike utiligi grandan parton de la suna spektro, malaltan varmokonduktecon por subpremi varmoperdon, kaj tridimensiajn (3D) porajn kanalojn por efika akvotransporto. Ĝis nun, sciencistoj evoluigis diversajn fototermajn materialojn bazitajn sur karbono (ekz., grafeno aŭ karbonaj nanotuboj), polimeroj, metaloj kaj metaloksidoj kaj iliaj hibridoj ktp.
Sciencistoj multe laboris por esplori kaj fari multajn sukcesojn en la lastaj jaroj, do ni lernu de pluraj aktualaj publikaĵoj pri la esplorprogreso en fototermika pura akvogenerado en la lastaj jaroj.
- Naturkomunikadoj: Plantaj folioj inspiras sunenergian, alt-efikecan akvopurigilon
La folioj de naturaj vaskulaj plantoj dependas de diferencoj en osmoza premo, transpirado kaj sekrecio por produkti tunojn da pura akvo, funkciigita per sunlumo. Inspirita de tio, esploristoj en la grupo de Chun Li ĉe la Universitato Qinghua raportis pri sunlum-movita purigilo por efika akvopurigado kaj produktado. Ĉi tiu sunlum-movita purigilo havas negative temperatur-respondeman poli(N-izopropilakrilamido) hidroĝelon (PN) ankritan sur superhidrofila melamina ŝaŭma spino kaj kovritan per PNIPAm-modifita grafena (PG) filtra membrano ekstere. Molekulaj dinamikaj simuladoj kaj eksperimentaj rezultoj montris, ke la superhidrofila naturo de la relative rigida melamina spino signife akcelis la ŝveliĝon/malŝveliĝon de la PNPG-F-purigilo. Sub la sama sunlumintenseca surradiado, ĉi tiu racie realigita strukturo provizis 4.2 kg/m²/h kolektadon kaj > 99% jonforigon por ununura PNPG-F el sala akvoprovizo per la sinergiaj efikoj de vaporiĝo kaj gutiga aldono. La aŭtoro antaŭvidas grandajn eblajn aplikojn por ĉi tiu tre efika sunlum-movita sistemo en diversaj akvopurigaj aplikoj. La studo estis publikigita kiel artikolo titolita "Plantleaves inspired sunlight-driven purifier for high-efficiency clean water production" en la subĵurnalo Nature Communications.
- Sciencaj Progresoj: Tre hidratigeblaj polimerretoj de lumsorbantaj hidroĝeloj por suna akvopurigo
Suna akvovaporiĝo por akvopurigo estas promesplena teknologio por dolĉakva produktado. Tamen, suna vaporgenerado estas energiintensa, rezultigante malaltan akvoproduktadon sub natura taglumo. Tial, estas granda bezono evoluigi novajn materialojn kiuj povas redukti la energibezonon por akvovaporiĝo kaj akceli sunan akvopurigon. La grupo de profesoro Guihua Yu en Aŭstino, Teksaso, Usono, raportis tre hidratitan lumsorbantan hidroĝelon (h-LAH) kunmetitan de polivinilalkoholo kaj kitosano kiel la hidratiga spino kaj polipirolo kiel la lumsorbilo, kiu povas uzi malpli da energio (< 50% de la akvokvanto) por vaporigi akvon. Estis pruvite ke pliigi la hidratigkapaciton de h-LAH povas ŝanĝi la staton de akvo kaj parte aktivigi akvon, tiel faciligante akvovaporiĝon. h-LAH pliigis sunan vaporproduktadon al rekorda rapideco de ~3.6 kg/m2/h en 1 suno. h-LAH-bazita suna akvovaporiĝo ankaŭ elmontris longperspektivan fortikecon kaj antisakurigajn trajtojn kontraŭ kompleksaj jonaj poluaĵoj. La esplorado estis publikigita en artikolo titolita "Plant leaves inspired sunlight-driven purifier for high-efficiency clean water production" en la Science subjournal Science Advances".
- Angew: COF-materialoj kun superhidrofileco kaj larĝa ondolonga lumsorbado por fototermika akvovaporiĝo
La eneca hidrofobeco kaj limigita malpeza sorbado de poraj organikaj polimeroj, precipe en la preskaŭ-infraruĝa (NIR) regiono, estas du proplempunktoj kiuj malhelpas ilian aplikon en suna vaporgenerado (SSG). Esploristoj en la grupo de Xiaoli Yan en Jilin University evoluigis kovalentan organikan kadron (COF) bazitan sur 1,4,5,8 tetrakis(fenilamino)antraceno-9,10-diono (TPAD) (TPAD-COF), kiu estas karakterizita per superhidrofileco kaj larĝa lumsorbado kovranta SSG de la tuta UV/videbla NIR-regiono. TPAD-COF, kiel efika fototermika konverta materialo sen aldonaĵoj, elmontras bonegan akvovaporiĝon de 1.42 kg/m2/h kaj atingas altan energikonvertan efikecon de 94% sub unu sunintensa surradiado. Plia etendaĵo de la TPAD-bazita COF-lumsorbadintervalo estis atingita per post-sinteza modifo de kelatitaj BF2-molekuloj. Sistemaj kontroleksperimentoj kaj analizo konfirmas ke la hidrofileco de la fototermika konverta materialo ludas pli dominan rolon en la nunaj TPAD-bazitaj COFoj uzitaj por fototermika akvovaporiĝo. La esplorlaboro, titolita "Superhydrophilic2D Covalent Organic Frameworks as Broadband Absorbers for Efficient Sun Steam Generation", estis publikigita en la plej alta internacia revuo Angewise. La laboro estis publikigita en la plej alta internacia ĵurnalo Angew. Chem. Int. Red.
- JACS: Hidrofila-hidrofoba duregiona COF/grafena hidroĝelo por fototermika akvovaporiĝo
Suna akvovaporiĝo estas daŭrigebla akvopurigteknologio kiu povas helpi mildigi tutmondan akvomankon. Tamen, ĉi tiu teknologio alfrontas grandajn defiojn pro la alta energikonsumo kaj malalta vaporiĝrapideco de akvovaporiĝo. La grupo de Prof. Arne Thomas ĉe la Teknika Universitato de Berlino, Germanio, raportas kovalentan organikan kadron (COF)/grafene-du-regionan hidroĝelon kiu enhavas ambaŭ hidrofilajn kaj hidrofobajn regionojn en unu materialo per simpla surloka kreskstrategio. La hidrofila COF kovras parton de la hidrofoba grafena regiono. Per preciza kontrolo de la du malsekigantaj regionoj, la hibrida hidroĝelo montras efikan malpezan rikolton, agordeblan malsekecon, optimumigitan akvoenhavon kaj reduktitan energibezonon por akvovaporiĝo. Kiel suna absorbilo, la du-regiona hidroĝelo atingas vaporproduktadon de ĝis 3.69 kg/m2/h por 1 suna surradiado (1kw/m2), kiu estas komparebla al aliaj progresintaj materialoj. Krome, ĉi tiu hidroĝela vaporigilo povas esti uzata por produkti trinkakvon el marakvo kaj kloakaĵo, pruvante la potencialon de akvopurigado. La esplorlaboro estis publikigita en la revuo JACS kiel "A Covalent Organic Framework/Graphene Dual-Region Hydrogel for Enhanced Sun-Driven Water Generation", JACS, plej alta internacia ĵurnalo.
- Sciencaj Progresoj: Akvo-lilio-klinga strukturo inspirita alt-efikeca fototermika akvovaporigilo
En la lastaj jaroj, intervizaĝa suna vaporgenerado montris grandan potencialon en atingado de alta energia konverta efikeco por sensaligo kaj kloakaĵotraktado. Tamen, altaj vaporiĝtarifoj ne povas esti konservitaj pro la ŝajne neevitebla amasiĝo de malpurigado aŭ salo sur la suna absorbilo. Degradiĝo estas akcelita kiam la solutkoncentriĝo pliiĝas. Por trakti ĉi tiun problemon, la grupo de Prof. Jia Zhu en la Nankina Universitato, inspirita de la strukturo de akvaj folioj, desegnis plurŝtupan strukturon (Hierarĥika Strukturo (WHS) fototermika-vapora konverta aparato, kiu povas atingi 80% fototerman konvertan efikecon kiam oni traktas 10 pez% de multe da koncentrita akvo kaj menciis 30% da akvo. la fototerma konverta efikeco ne malpliiĝas signife dum la traktado de tre koncentrita sala akvo kaj kloakaĵo ĝis vaporiĝo estas kompleta (t.e., "nula malŝarĝo"), kaj la surfaco restas pura La laboro estis publikigita en Science Advance sub la titolo "A Water-lily-inspired Hierarchical Design for Stable and Efficient Sun Evaporation of High Salinity Brine".
- Nanoenergio: Molibden-disulfido por fototermika akvovaporiĝo
Esploristoj en la grupo de Lifeng Wan ĉe la Instituto por Frontiraj Materialoj de la Universitato Deakin evoluigis serion de transirmetalaj disulfidaj kaj nitrogenriĉaj nitridaj heterostrukturoj por suna akvovaporiĝo per parta kristala transformo. Aparte, ĉi tiuj progresintaj 2D heterostrukturoj montras plibonigitan spektran absorbon en la infraruĝa gamo kaj bonegan kemian stabilecon en diversaj solvaĵoj, inkluzive de akvo, acidoj kaj bazoj. Pli grave, pro la plibonigita spektra absorba intenseco kaj reduktita varmoperdo, la suna termika aparato MoS2-Mo5N6/ melamina ŝaŭmo (MF) montras altan vaporiĝrapidecon (2.31 kg m-2h-1) kaj konvertan efikecon (106.6%), kiuj estas 1.4 kaj 4.7 fojojn pli altaj ol tiuj de MoS2/MF kaj MF/akvo sunaj aparatoj, respektive. Ĉi tiu laboro provizas serion de progresintaj 2D-2D TMD-nitrogenriĉaj nitridaj heterostrukturoj kun bonega fototermika agado por suna akvogenerado. Ĉi tiu verko estis publikigita en Nanoenergy, ĉefa internacia revuo, kiel "Altnivelaj 2D-2D heterostrukturoj de transirmetalaj dikalkogenidoj kaj nitrogenriĉaj nitridoj por suna akvogenerado".
Suna fototerma akvo-vapora teknologio estas atendita solvi la tutmondan mankon de pura akvo, kio devas esti solvita nun estas la malmultekosta preparado de fototermikaj materialoj, alt-efikeca operacio, same kiel la stabileco kaj porteblo de uzo en praktikaj aplikaj medioj, antaŭĝojante pli da rezultoj en la estonteco por la frua profito de la tuta homaro!
Por pliaj informoj pri Melamina Ŝaŭmo, bonvolu kontakti nin ĉe [email protected] aŭ telefone: +86-28-8411-1861.
Kelkaj bildoj kaj tekstoj estas reproduktitaj el la Interreto, kaj la kopirajto apartenas al la originala aŭtoro. Se estas ia malobservo, bonvolu kontakti nin por forigi.