Tang Dynasty poète Li Bai était écrié: « L'eau du fleuve Jaune vers le ciel, verser dans la mer pour ne jamais revenir, » Pourquoi les torrents d'eau du fleuve Jaune? En fait, cela est caché derrière un grand cycle de l'eau dans la nature.
Dans le conduit solaire, le changement de forme de l'eau, et transmise aux coins respectifs de la terre, et donc de fournir une purification biologique de l'eau de surface (Fig. 1a) d'un flux sans fin. De même, l'évaporation solaire de l'eau par la technologie d'évaporation - processus de condensation de l'eau de service (eau de mer, l'eau du lac, les eaux usées, etc.) dans l'eau potable et de l'environnement propre en raison de son faible coût et ne nécessite pas d'alimentation d'énergie supplémentaire, etc. , a de larges perspectives d'application (Figure 1b) dans la zone de la pénurie d'eau douce.
Dans lequel l'interface eau optique solaire évaporé par le photothermique de l'évaporateur à convertir l'énergie solaire en chaleur, et la chaleur est limitée à la surface de l'évaporateur, l'humidité ici seulement pour l'évaporation de chauffage, la capacité d'évaporation de l'eau peut être encore améliorée, au cours des dernières années, de sorte que de préoccupation (figure 1c).
Mais pour l'évaporateur photothermique en train de développer un matériau ayant une source étroite de matières premières, la préparation du coût complexe, élevé, une faible stabilité, les inconvénients de l'adaptabilité de l'environnement pauvres, ce qui limite le développement de la direction de collecte de lumière de l'eau fraîche de la chaleur. Par conséquent, comment concevoir une source de préparation intensive, matériau d'évaporation thermique solaire à faible coût et d'obtenir des conditions durables, locales et un accès efficace à l'eau douce, est encore un besoin urgent de résoudre des problèmes scientifiques.
La figure 1. a) du cycle de l'eau dans la nature (image du réseau);. B) la technologie de l'eau pure de collecte de l'énergie solaire est évaporé travail schématique, c) évaporation de l'eau solaire schématique d'interface optique
Sable, de la nature de l'altération des roches formées par des particules fines (figure. 2A), trouve partout dans notre vie quotidienne, l'ingrédient principal est le dioxyde de silicium (SiO2), il a été largement utilisé dans la construction, le verre et l'électronique l'industrie. Bien que le sable a de nombreuses utilisations potentielles, mais vous avez entendu parler de sable d'eau douce peut être utilisé pour recueillir?
Je crois que beaucoup de gens aiment aller à la plage en plage d'été. Quand vous marchez sur la plage, la plage est particulièrement chaud sentent pas, et parfois dû porter des chaussures? En effet, le sable lui-même a une certaine capacité d'absorption de la lumière, et qui peut être convertie en chaleur, associée à une capacité de chaleur spécifique relativement faible, et par conséquent dans le rayonnement du soleil, du sable ont tendance à avoir une température relativement élevée. En outre, en raison de l'accumulation de sable à l'intérieur de celui-ci est généralement constitué d'une série de pores micrométriques, ces canaux peuvent fournir une force capillaire suffisante, de sorte que le sable a une capacité de transport de l'eau vers le haut (fig. 2b). Ces caractéristiques, de sorte que ce sable de matériau peu coûteux et abondant, a le potentiel de l'évaporateur solaire thermique matériau d'interface optique.
La figure 2. a) la formation de sable naturel (image du réseau);. B) le sable a une excellente aptitude à fournir vers le haut, l'eau peut être transportée de bas en haut
Cependant, l'absorption de sable lui-même seul pour obtenir la chaleur pour obtenir une évaporation efficace ne suffit pas, le sable afin de rendre une plus forte capacité d'absorption de la lumière, l'Académie chinoise des sciences, des matériaux Ningbo chercheurs sur mesure pour quelque chose ". vêtements noirs », dont l'ingrédient principal est un polymère photothermique - polypyrrole. Toutefois, si ces couches dans l'usure de la surface du sable directement « noir » en raison de la force de liaison faible entre les deux résulteront au cours de off « noir ». Ici, les chercheurs inspirés des moules de la nature, par liaison hydrogène et entre polydopamine interaction de liaison riche et polypyrrole avec du sable ce « noir », de sorte que ce « noir » est plus en toute sécurité, surface de sable usé (Fig. 3a). En conséquence, l'usure de ce sable « noir », dans les mêmes conditions d'éclairage, a une lumière plus forte absorption (fig. 3B), montrant ainsi une température plus élevée (figure. 3C), qui est plus propice à la lumière améliorée capacité thermique pour recueillir l'eau douce.
. Figure 3. a) est une vue schématique du sable à travers le « noir », et b) après usure « noir », le sable a plus forte capacité d'absorption de la lumière; c) dans la même lumière, usure « noir » rendu plus de sable des températures élevées
Dans une expérience connexe, l'usure du sable « noir » peut être absorbé la majeure partie de la lumière du soleil, et convertie en énergie thermique pour chauffer l'eau stockée dans le sable afin d'obtenir l'évaporation de l'eau, la vapeur d'eau se condense après finale obtenir de l'eau douce. Dans ce procédé, étant donné que les agrégats formant des pores des forces capillaires microns de sable produit, l'eau purifiée continuera à être l'extrémité inférieure est transmise à l'extrémité supérieure, pour reconstituer l'eau perdue par évaporation, conduit à un solaire (1 kW / m2 ), les vitesses de dessalement jusqu'à 1.21kgm-2h-1, ce qui signifie que cette intensité lumineuse par usure mètre carré travail de sable « noir » seulement deux heures par jour sera en mesure de répondre aux besoins en eau potable d'un adulte ( 2 ~ 2,5 kg / jour). En plus de la photothermique de purification de l'eau conventionnelle cette usure du sable « noir » présentent également la capacité d'adaptation environnementale forte, peut adapter à une variété d'applications différentes. Lorsqu'ils sont soumis à l'eau tel que la contamination de l'huile de zones urbaines et industrielles, lorsque l'eau huileuse est directement fourni directement à l'évaporateur, peut entraîner des taux de contamination et l'évaporation réduite de l'évaporateur. Afin d'obtenir de l'eau efficace et durable, les agrégats microporeuses hydrophiles de sable peuvent être pré-formées séparation efficace des eaux usées huileuses, et utilisé par la suite l'évaporation photothermique. Les résultats ont montré que, après la pré-séparation, assurant en même temps la contamination de l'évaporateur, un taux de purification de l'eau jusqu'à 1,4 fois le non-pré-séparé. En outre, dans certaines régions de l'intérieur des zones arides ou désertiques, il n'y a aucune source d'eau directe disponible, la grande majorité de la distribution de la vapeur d'eau dans l'air. Parce que durant la préparation de sels minéraux et de l'effet synergique de dopage à l'intérieur des forces capillaires, à travers cette « noir » avant que le sable peut absorber de l'eau dans l'atmosphère, et ensuite entraînée dans la lumière du soleil, la lumière situ évaporation thermique pour obtenir de l'eau fraîche. Dans l'expérience Collect de l'eau de l'air extérieur frais réel, la capacité de collecte d'eau quotidienne moyenne d'environ 1,13 kg / m2, 16 fois de sable pur. On peut voir que le sable des bas prix, riches réserves de matériaux, par modification chimique simple (portant « noir »), peut être réalisé efficacement dans l'environnement applicatif changeant, les conditions locales durables d'eau douce, ces réaliser l'industrialisation plus de l'avenir offre la possibilité pour tous.
4. sable « noir » usure figure présente la capacité d'adaptation environnementale forte, peut s'adapter à une variété de différents environnements d'application, l'interface A) de l'eau purifiée solaire thermique, b) tournée vers l'eau de mer soumise à la pollution de l'huile peut être préalablement séparation de l'eau, puis purifié, c) dans le cas de l'eau loin du visible, peuvent absorber de l'humidité dans l'air pendant la nuit, suivie par l'évaporation pendant le jour, l'obtention d'eau douce
Les résultats de l'étude « comportements collectifs médiés global multifonctionnel de sable noir vers la récolte adaptative de l'eau solaire à l'environnement thermique purifié » dans le titre, publié en ligne dans l'énergie Nano (DOI: 10.1016 / j.nanoen.2019.104311), et une demande de brevets.
Source: Institut de Ningbo de la technologie des matériaux et en génie, Académie chinoise des sciences
