Новое устройство для сбора и очистки воды было вдохновлено розой и оно является существенным улучшением современных методов. Каждая подобная цветку структура стоит меньше чем 2 цента и может произвести больше чем половину галлона воды в час на квадратном метре площади.
Роза - это один из символов хрупкости и любви в популярной культуре, но теперь этот цветок может дать больше, чем просто символическую ценность. Новое устройство для сбора и очистки воды, разработанное в Техасском университете в Остине, было вдохновлено именно розой и является существенным улучшением современных методов. Каждая подобная цветку структура стоит меньше 2 центов и может произвести больше чем половину галлона воды в час на квадратном метре площади.
Команда, возглавляемая доцентом Донглеем (Эммой) Фаном с факультета машиностроения Уокера при инженерной школе Кокрелла, разработала новый подход, использующий энергию солнечного света для отделения соли и других примесей от воды через испарение.
В статье, опубликованной в последнем номере журнала Advanced Materials, авторы описывают, как роза оригами послужила источником вдохновения для разработки нового вида системы пропаривания на солнечной энергии, состоящей из слоистых листов черной бумаги, сформированных в виде лепестков. Прикрепленная к трубе, которая собирает неочищенную воду из любого источника воды, трехмерная роза облегчает сбор и удержание большего количества жидкости.
Современные технологии пропаривания на солнечной энергии обычно дороги, громоздки и дают ограниченные результаты. Метод команды использует недорогие материалы, которые являются портативными и легкими. О, и это даже выглядит как черная роза в стеклянной банке.
Cockrell School of Engineering, The University of Texas at Austin
«Мы искали более эффективные способы применения технологии пропаривания на солнечной энергии для производства воды с использованием черной фильтровальной бумаги, покрытой специальным типом полимера, известного как полипиррол», - сказал Фан.
Полипиррол является материалом, известным своими фототермическими свойствами, что означает, что он особенно хорош в преобразовании солнечного света в тепло.
Фан и ее команда экспериментировали с различными способами придания формы бумаге, чтобы увидеть, что лучше всего подходит для достижения оптимального уровня удержания воды. Они начали с размещения одиночных круглых слоев мелованной бумаги на земле под прямыми солнечными лучами. Отдельные листы показали себя как водосборники, но не в достаточном количестве. После экспериментов с несколькими другими формами, Фан была вдохновлена книгой, которую она читала в старшей школе. Хотя речь не шла о розах как таковых, «Черный тюльпан» Александра Дюма дал ей идею попробовать подобную цветочной форму, и она обнаружила, что роза идеальна. Ее структура позволяла большему количеству прямых солнечных лучей попадать на фототермический материал - с большим количеством внутренних отражений - по сравнению с другими цветочными формами, а также обеспечивала увеличенную площадь поверхности для рассеивания водяного пара из материала.
Устройство собирает воду через трубку, похожую на стебель, и подает ее в цветочную структуру сверху. Он также может собирать капли дождя сверху. Вода находит свой путь к лепесткам, где полипиррол, покрывающий цветок, превращает воду в пар. При конденсации таким способом примеси естественным образом отделяются от воды.
«Мы разработали систему сбора и очистки, включающую в себя точку подключения насоса низкого давления для более эффективной конденсации воды», - сказал доктор философии Вейгу Ли, ведущий автор статьи. «После сгущения стеклянная банка становится компактной, прочной и безопасной для хранения чистой воды».
Устройство удаляет любые загрязнения от тяжелых металлов и бактерий, а также удаляет соль из морской воды, производя чистую воду, которая соответствует питьевым стандартам, установленным Всемирной организацией здравоохранения.
«Наш рациональный дизайн и низкозатратное изготовление фототермических материалов для 3D-оригами представляет собой первую в своем роде портативную систему сбора солнечного пара низкого давления», - сказал Ли. «Это может вдохновить новые парадигмы технологий пропаривания на солнечной энергии в производстве чистой воды для людей и домов».
Источник: Weigu Li, Zheng Li, Karina Bertelsmann, Donglei Emma Fan. Portable Low‐Pressure Solar Steaming‐Collection Unisystem with Polypyrrole Origamis. Advanced Materials, 2019; 1900720 DOI: 10.1002/adma.201900720
Вас также может заинтересовать: