Nanokomposit baru meningkatkan penguapan matahari untuk pemurnian air

Kelangkaan air minum global adalah masalah yang parah bagi manusia. Pemurnian air menghabiskan sejumlah besar energi fosil dan menghasilkan polusi sekunder.
2022 1 20

Penguapan antarmuka solar-termal telah dianggap sebagai strategi yang paling menjanjikan untuk mengatasi masalah ini. Namun, mengembangkan bahan yang dioptimalkan yang menampilkan konversi uap surya yang efisien dan toleransi lingkungan yang baik masih tetap menantang.

Para peneliti dari Institute of Process Engineering (IPE) dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok telah mengembangkan nanokomposit amorf TA2O5/C yang sangat stabil dengan struktur multisel berongga (HOMS) untuk penguapan matahari, yang dapat meningkatkan efisiensi pemurnian air.

Studi ini diterbitkan dalam bahan canggih pada 29 Oktober.

"Kontrol atom dan komposisi yang tepat di blok bangunan HOMS mewujudkan struktur pita tidak langsung dengan keadaan energi yang berlimpah di sekitar tingkat Fermi, yang meningkatkan relaksasi nonradiatif untuk memfasilitasi konversi fototermal," kata Prof. Wang Dan, penulis yang sesuai dari penelitian ini, "Struktur multiselled berongga berongga yang unik dapat secara efisien meningkatkan penyerapan cahaya seperti orang hitam."

HOMS mengurangi energi yang dibutuhkan untuk penguapan air. Hasil simulasi menunjukkan bahwa HOMS menetapkan gradien medan termal, sehingga memberikan kekuatan pendorong untuk penguapan uap.

"HoMS also benefits water transport," said Wang, "The confined cavities in HoMS promote liquid water diffusion owing to the capillary pumping effect, and the nanopores in HoMS induce water molecules to evaporate in the form of clusters, thus enabling evaporation with less enthalpy . "

Dengan photoabsorpsi yang sangat efisien dan konversi fototermal, kecepatan penguapan super cepat 4,02 kg m-2h-1 telah tercapai. Kecepatan penguapan hampir tidak berubah setelah 30 hari, dan tanpa akumulasi garam, menunjukkan stabilitas jangka panjang.

Khususnya, konsentrasi pseudovirus SC2-P dapat dikurangi dengan enam kali lipat setelah penguapan.

Komposit TA2O5/C amorf ini mudah dibuat, dibawa, disimpan, dan didaur ulang. Ini dapat diterapkan pada pemurnian air laut, atau air yang mengandung logam berat atau bakteri, mendapatkan air yang dapat diminum yang memenuhi standar Organisasi Kesehatan Dunia.

Para ilmuwan dari IPE sedang mempersiapkan prototipe desalinasi air laut untuk penduduk di pulau -pulau yang terisolasi.