Quyosh energiyasi bilan ishlaydigan interfeys bug'lanishi (SIE) chuchuk suv tanqisligini yumshatishning eng istiqbolli texnologiyalaridan biri hisoblanadi, chunki u quyosh energiyasidan samarali foydalanib, chuchuk suv ishlab chiqarish qobiliyatiga ega. Bundan tashqari, quyosh bug'latgichlari konsentrlangan sho'r oqava suvlarni tozalashda noyob afzalliklarga ega . Bug'lanish jarayoni faqat qo'shimcha mahsulot sifatida tuz kristallarini ishlab chiqaradi, shu bilan nol suyuqlik chiqishiga erishadi. Biroq, bug'latgichda tuzning to'planishi yorug'likning yutilishiga to'sqinlik qiladi va bug'ning chiqib ketishiga ta'sir qiladi, natijada bug'latgichning bug'lanish samaradorligining pasayishiga yoki hatto ishdan chiqishiga olib keladi.
Ushbu muammoni bartaraf etish uchun ba'zi tadqiqotchilar "tuz aylanishi" strategiyasini taklif qilishdi. Ya'ni, tuz ionlarining sho'r suvga qaytib oqishini ta'minlash uchun eritma uchun aylanish yo'li mo'ljallangan va shu bilan tuzning bug'lanish yuzasida kristallanishiga yo'l qo'ymaydi va shu bilan uzluksiz va barqaror bug'lanishga erishiladi. Biroq, bu usul eritmaning sho'rlanishining oshishiga olib keladi va tuzning kristallanishi muammosi hali ham oldini olish mumkin emas.
Yana bir yechim - "tuzlash" strategiyasi. Ya'ni tuzilma tuzning bug'lanmaydigan qismida kristallanishi, shu bilan tuz kristallanishining bug'lanish ko'rsatkichlariga ta'sirini kamaytiradigan tarzda tartibga solinadi va shu bilan tuz va toza suvning bir vaqtning o'zida to'planishiga erishiladi. Biroq, "tuzlash" strategiyasi hali ham amaliy qo'llashda ba'zi jiddiy muammolarga duch kelmoqda.
Birinchidan, bir o'lchovli sho'r suv tashish assimilyatsiya qobiliyatini cheklaydi, umumiy bug'lanish tezligini sezilarli darajada kamaytiradi. Ikkinchidan, tuzning kristallanish strategiyasi tuz kristallarini muntazam ravishda olib tashlashni talab qiladi, ular kuchli yopishganligi sababli evaporatator yuzasidan avtomatik ravishda tushishi qiyin. Agar yotqizilgan tuz o'z vaqtida olib tashlanmasa, bug'lanish ko'rsatkichi muqarrar ravishda kamayadi. Bundan tashqari, ko'plab yuqori samarali quyosh evaporatatorlari yuqori bosimli, past vakuumli yoki yuqori haroratli issiqlik bilan ishlov berish kabi xavfli yoki ko'p vaqt talab qiluvchi tayyorgarlik jarayonlarini talab qiladi.
Shu sababli, nol suyuqlikni tuzsizlantirish uchun oddiy tayyorgarlik jarayoni orqali uzoq muddatli, samarali va barqaror suv bug'lanishiga va tuz to'planishiga erishish uchun bardoshli quyosh evaporatatorini ishlab chiqish erishilmagan ilmiy maqsaddir.
Yuqoridagi muammolarga asoslanib, Shandong Birinchi Tibbiyot Universitetining tadqiqot guruhi yuqori konsentratsiyali sho'r suvning samarali quyosh bug'lanishiga erishish va suyuqlikning nol chiqishiga erishish mumkin bo'lgan uch o'lchovli gradient grafenli spiral aerojel evaporatatorini tayyorladi.
Quyosh bug'latgichlarining quyosh energiyasini samarali singdirish, energiyadan to'liq foydalanish, tuzga mukammal qarshilik va uzoq muddatli barqarorlik nuqtai nazaridan qat'iy talablarini qondirish uchun loyiha loyihasi asosan quyidagi to'rtta asosiy nuqtaga qaratilgan:
Strukturaviy dizayn va kimyoviy barqarorlikni oshirishga e'tibor qarating
Bug'latgich kuchli tarmoq tuzilishiga va kimyoviy barqarorlikka ega bo'lishi kerak, bu esa uzoq muddatli, samarali va barqaror quyoshdan tuzsizlantirishga erishish uchun juda muhimdir. Shuning uchun ular quyosh bug'latgichining tayanch skeleti sifatida arzon, super gidrofil, yuqori g'ovakli va yuqori egiluvchan melamin ko'pikini tanladilar.
Keyin ular melamin ko'pikli grafen aerojellarining mexanik xususiyatlarini har tomonlama baholash uchun skelet sifatida bir nechta rejimlarda, jumladan, siqish, egilish va kuchlanishni o'rganishdi.
Haqiqiy qo'llash sharoitida uning mustahkamligi va chidamliligini yanada tekshirish uchun tadqiqot guruhi turli ekstremal sharoitlarda sinovlarni o'tkazdi.
Xususan, ular namunani havo va suvda 20 marta qayta-qayta egishdi, uni kislotali va ishqoriy eritmalarga botirishdi va yuqori harorat va ultratovush aralashtirish kabi qattiq muhitlarga joylashtirishdi.
Ushbu jiddiy sinovlardan so'ng ular namunaning tashqi ko'rinishi va mikro tuzilishida sezilarli o'zgarishlarni topmadilar, bu uning mukammal chidamliligi va strukturaviy barqarorligini to'liq ko'rsatdi.
Ishlab chiqarish jarayonlarini soddalashtirish va iqtisodiy yaxshilashga e'tibor qaratish
Evaporatatorni ishlab chiqarish jarayonida soddalik va tejamkorlikka erishish va qimmatbaho uskunalardan foydalanishni oldini olish uchun ular quyidagi tayyorgarlik bosqichlarini ishlab chiqdilar:
Birinchi qadam issiq presslashdir
Issiq presslash texnologiyasidan foydalangan holda, tadqiqot guruhi qalinligi 1 mm bo'lgan oldindan presslangan melamin plyonkasini olish uchun turli qalinlikdagi melamin ko'piklarini siqdi.
Ushbu jarayon davomida, namunaning asl qalinligining yakuniy siqilgan qalinlikka nisbati oshgani sayin, oldindan presslangan melamin plyonkasining g'ovak o'lchami 150 mkm dan 20 mkm gacha nozik tartibga solinadi va noyob uch o'lchovli gradient tarmoq tuzilishini hosil qiladi.
Ikkinchi bosqich - sirt püskürtme
Purkagich shishasidan foydalanib , oldindan presslangan melamin plyonkasi yuzasiga grafen oksidi suspenziyasini teng ravishda purkang . Plyonkada grafen oksidining bir tekis taqsimlanishiga erishildi, bu esa keyingi quyosh energiyasini kamaytirish uchun asos yaratdi.
Uchinchi bosqich - atmosfera bosimini quritish
Püskürtme so'ng, ular tabiiy havo quritish uchun to'g'ridan-to'g'ri havoga film joylashtirdi. Bu bosqich muzlatilgan quritish, o'ta kritik quritish va erituvchini almashtirish kabi murakkab, ko'p vaqt talab qiluvchi va energiya sarflaydigan tayyorgarlik jarayonlaridan qochadi.
To'rtinchi qadam - quyosh nurini kamaytirish
Ya'ni, quyosh nurini namunaga qaratish uchun kattalashtiruvchi oynadan foydalanish. Ultrabinafsha nurlar ta'sirida namuna yuzasining rangi tezda jigarrangdan qora rangga o'zgaradi, bu grafen oksidi grafen oksidi muvaffaqiyatli qisqartirilganligini ko'rsatadi.
Quyosh energiyasini pasaytirishning ushbu usuli nafaqat ishlatish uchun oddiy va ekologik jihatdan qulay, balki kimyoviy reduktorlarni yoki yuqori haroratli termal pasaytirish jarayonlarini qo'llashni talab qilmaydi, ishlab chiqarish xarajatlarini va atrof-muhitning ifloslanishini sezilarli darajada kamaytiradi.
Quyosh energiyasini samarali singdirish va energiya yo'qotilishini minimallashtirishga e'tibor qarating
Quyosh bug'latgichlari nafaqat quyosh energiyasining keng spektrini o'zlashtirib, issiqlik energiyasiga aylantiribgina qolmay, balki diffuz aks ettirish va termal nurlanish natijasida yuzaga keladigan energiya yo'qotishlarini minimallashtirishi va atrof-muhitdan qo'shimcha energiya olishi kerak. Quyosh interfeysidagi bug'lanish jarayoni uchta energiya oqimi bilan boshqariladi: quyosh energiyasining kirishi, bug'lanish energiyasining chiqishi va atrof-muhitga tarqaladigan energiya.
Afsuski, an'anaviy ikki o'lchovli quyosh evaporatatorlari atrof-muhit bilan issiqlik almashinuvi tufayli energiyaning tarqalishi bilan bog'liq muammolarga duch keladi, bu esa ideal 100% quyoshdan bug'ga aylantirish samaradorligiga erishishni qiyinlashtiradi. Bundan farqli o'laroq, uch o'lchovli quyosh evaporatatorlari quyoshni bug'ga aylantirish samaradorligining nazariy chegarasini buzishi mumkin.
Uch o'lchovli namunaning yuqori yuzasida diffuz aks ettirish va termal nurlanish natijasida yuzaga keladigan energiya yo'qotilishini kamaytirish uchun jamoa uch o'lchovli spiral konkav grafen aerogelini ishlab chiqdi.
Ushbu struktura nafaqat yuqori absorbsiyaga va pastroq aks ettirishga ega, balki uning yon devorlari ham atrof-muhit issiqligini va pastdan diffuz tarzda aks ettirilgan issiqlikni o'zlashtirishga qodir, bu esa energiyani samarali qayta tiklash imkonini beradi.
Tuzga chidamlilikni optimallashtirish va tuz kristallanishini boshqarishga e'tibor qarating
Ya'ni; noyob transport kanalini loyihalash orqali sho'r suvning radial tashilishi ta'minlanadi, bu esa tuzning yo'nalishli kristallanishiga olib keladi. Ushbu dizayn nafaqat tuzning bug'lanish moslamasi yuzasida to'planishi va tiqilib qolishining oldini oladi, balki tuzni samarali yig'ish va undan foydalanishni amalga oshiradi, shu bilan tuzni tozalash jarayonining samaradorligi va barqarorligini sezilarli darajada yaxshilaydi.
Xususan, ular oldindan presslangan melamin g'ovakli plyonka asosida uch o'lchovli gradient grafen tarmog'i tuzilishini loyihalashtirdilar va tayyorladilar . Ichkarida siyrak va tashqarida zich bo'lgan bu gradient grafen tarmog'i radial kapillyar kuch farqini hosil qilishi mumkin, bu esa sho'r suvning radial tashilishini rag'batlantiradi. Bug' hosil bo'lishda davom etar ekan, sho'r suvning radial oqimi tashqi sirt maydonidagi sho'r suv konsentratsiyasini oshiradi, bu esa tuzning ichki yuzada emas, balki tashqi yuzada yo'nalishda kristallanishiga olib keladi. Ushbu dizayn bug'latgichning ichki yuzasi yetarli bug'lanish maydonini saqlab qolishini va shu bilan samarali va barqaror quyosh bug'lanishiga erishishini ta'minlaydi.
Shuni aytib o'tish joizki, evaporatator butun tashqi yuzasini tuz kristallanishi uchun ishlatadi, bu kristallanish maydonini boshqa yo'nalishli kristallanish evaporatatorlariga qaraganda ancha katta qiladi.
Tuz kristallari, asosan, sho'r suvni tashish va bug'ni chiqarish uchun foydali bo'lgan, mo'l-ko'l teshiklari bo'lgan, bo'shashgan tuz kristallaridan iborat.
Bundan tashqari, bug'lanish sovutish effekti tufayli tuz qatlamining sirt harorati atrof-muhit haroratidan past bo'ladi. Bu xususiyat evaporatatorga atrof-muhitdan ko'proq energiya olish imkonini beradi va bug'lanish samaradorligini yanada oshiradi.
Maqola manbasi: Deep Tech
Tadqiqot guruhi: Shandong birinchi tibbiyot universiteti jamoasi tadqiqot guruhi
Maqola quyidagi manbadan olingan: https://www.163.com/dy/article/J1RENDEH05119734.html
SINOYQX Melamin ko'pik haqida qo'shimcha ma'lumot olish uchun biz bilan [email protected] elektron pochta manzili orqali bog'laning yoki +86-28-8411-1861 telefon raqami orqali bog'laning.
Ba'zi rasmlar va matnlar Internetdan ko'paytiriladi va mualliflik huquqi asl muallifga tegishli. Agar biron bir qoidabuzarlik bo'lsa, o'chirish uchun biz bilan bog'laning.