世界で最も乾燥した地域の淡水価格は、標準的なボトル水のコストを下回る可能性があります。中国科学院プロセス工学研究所と深セン大学の共同研究チームは、公共電力コストを必要としない新しい太陽光海水淡水化プロトタイプを発表しました。この技術の鍵は、太陽蒸発を加速するために設計された新しい三次元光熱構造にあります。「新技術は良好な経済的潜在能力を示しています。研究者は、2年間の運用後、この技術で生産された水のコストが商業ボトル水の価格を下回ると推定しています。」と研究者は述べています。
新型太陽光海水淡水化技術は良好な経済的潜在能力を示す
従来の海水淡水化は通常、大量のエネルギーを消費します。現在の主要技術である逆浸透は、大量の電力を使用して海水を微細な膜を通してろ過します。太陽蒸発はよりクリーンな代替手段ですが、集積問題があります。最適な熱吸収材料は超微細粉末ナノ粒子であり、水中に入れると湿った小麦粉のように集積し、水蒸気の放出を妨げます。この問題を解決するために、研究チームは耐久性のあるポリエチレンテレフタレート（PET）チェーンを使用して中空の多殻ナノボール（HoMS）を相互に絡ませました。ハンセン溶解パラメータ理論に基づき、ポリマー鎖はHoMSと密接に結合し、安定した接続を形成します。
さらに、ポリマー繊維はナノボールの微細な孔を通じて正確に導かれ、冷却後に絡み合った構造を形成し、最終的に構造的に安定した三次元「ナノフォレスト」を形成します。この新型材料は、ポリマー鎖とHoMSの密接な結合により、38.14 kg m-2 h-1の蒸発速度を実現しました。
興味深いことに、この蒸発速度は以前報告された標準的な二次元膜システムの8.5倍です。「優れた光熱変換と水輸送能力がこの蒸発性能を卓越させています。」とこの研究の通信著者である王丹教授は述べています。さらなるテストでは、この材料が90.2%の広帯域太陽光を捕らえ、光が三次元グリッド内で反復的に跳ね返り散乱することが確認されました。さらに、独特のナノ制限効果により、液体から気体への水の変化に必要な物理エネルギーの閾値が低下し、全体の蒸発エネルギー需要が45.7%削減されました。
チームはこの材料を0.75平方メートルの屋外装置に拡張し、小型太陽光パネルを利用してファンで蒸気を凝縮箱に送り込みます。この装置は唯一の参加機器です。完全に自然の太陽光に依存して、この装置は1日あたり20リットル（5.33ガロン）以上の純飲用水を生産でき、10人分の供給が可能です。この水質は世界保健機関の基準を簡単に満たします。実際の応用をテストするために、淡水は実験田に導入されました。完全な成長サイクルの間に、健康なほうれん草、トウモロコシ、中国白菜の作物を成功裏に育てることができました。
この技術の応用の展望は広く、乾燥地域の水資源需要を満たすことができる
この材料は分解するのでしょうか？通常、太陽光材料は分解します。強い日光はポリマーを分解し、夏の日差しの下のプラスチック製の庭の家具のようにひび割れます。耐久性をテストするために、チームは複合材料を海水に浸し、毎分450回転の速度で30日間回転させました。驚くべきことに、顕微鏡下で脱落したナノ粒子は発見されませんでした。光照射下でも、有害な材料の老化フリーラジカルは検出されませんでした。このプロトタイプは、1年間の安定した屋外運用を実現しました。将来的には、遠隔地の島や乾燥した沿岸コミュニティへの応用展望が、この技術の経済的な見通しをさらに明るくするでしょう。
研究結果は『Advanced Materials』誌に発表されました。
世界で最も乾燥した地域の淡水価格は、標準的なボトル水のコストを下回る可能性があります。中国科学院プロセス工学研究所と深セン大学の共同研究チームは、公共電力コストを必要としない新しい太陽光海水淡水化プロトタイプを発表しました。この技術の鍵は、太陽蒸発を加速するために設計された新しい三次元光熱構造にあります。「新技術は良好な経済的潜在能力を示しています。研究者は、2年間の運用後、この技術で生産された水のコストが商業ボトル水の価格を下回ると推定しています。」と研究者は述べています。
新型太陽光海水淡水化技術は良好な経済的潜在能力を示す
従来の海水淡水化は通常、大量のエネルギーを消費します。現在の主要技術である逆浸透は、大量の電力を使用して海水を微細な膜を通してろ過します。太陽蒸発はよりクリーンな代替手段ですが、集積問題があります。最適な熱吸収材料は超微細粉末ナノ粒子であり、水中に入れると湿った小麦粉のように集積し、水蒸気の放出を妨げます。この問題を解決するために、研究チームは耐久性のあるポリエチレンテレフタレート（PET）チェーンを使用して中空の多殻ナノボール（HoMS）を相互に絡ませました。ハンセン溶解パラメータ理論に基づき、ポリマー鎖はHoMSと密接に結合し、安定した接続を形成します。
さらに、ポリマー繊維はナノボールの微細な孔を通じて正確に導かれ、冷却後に絡み合った構造を形成し、最終的に構造的に安定した三次元「ナノフォレスト」を形成します。この新型材料は、ポリマー鎖とHoMSの密接な結合により、38.14 kg m-2 h-1の蒸発速度を実現しました。
興味深いことに、この蒸発速度は以前報告された標準的な二次元膜システムの8.5倍です。「優れた光熱変換と水輸送能力がこの蒸発性能を卓越させています。」とこの研究の通信著者である王丹教授は述べています。さらなるテストでは、この材料が90.2%の広帯域太陽光を捕らえ、光が三次元グリッド内で反復的に跳ね返り散乱することが確認されました。さらに、独特のナノ制限効果により、液体から気体への水の変化に必要な物理エネルギーの閾値が低下し、全体の蒸発エネルギー需要が45.7%削減されました。
チームはこの材料を0.75平方メートルの屋外装置に拡張し、小型太陽光パネルを利用してファンで蒸気を凝縮箱に送り込みます。この装置は唯一の参加機器です。完全に自然の太陽光に依存して、この装置は1日あたり20リットル（5.33ガロン）以上の純飲用水を生産でき、10人分の供給が可能です。この水質は世界保健機関の基準を簡単に満たします。実際の応用をテストするために、淡水は実験田に導入されました。完全な成長サイクルの間に、健康なほうれん草、トウモロコシ、中国白菜の作物を成功裏に育てることができました。
この技術の応用の展望は広く、乾燥地域の水資源需要を満たすことができる
この材料は分解するのでしょうか？通常、太陽光材料は分解します。強い日光はポリマーを分解し、夏の日差しの下のプラスチック製の庭の家具のようにひび割れます。耐久性をテストするために、チームは複合材料を海水に浸し、毎分450回転の速度で30日間回転させました。驚くべきことに、顕微鏡下で脱落したナノ粒子は発見されませんでした。光照射下でも、有害な材料の老化フリーラジカルは検出されませんでした。このプロトタイプは、1年間の安定した屋外運用を実現しました。将来的には、遠隔地の島や乾燥した沿岸コミュニティへの応用展望が、この技術の経済的な見通しをさらに明るくするでしょう。
研究結果は『Advanced Materials』誌に発表されました。