Nuovo nanocomposito migliora l'evaporazione solare per la purificazione dell'acqua

La scarsità di acqua potabile globale è un grave problema per l'uomo. La purificazione dell'acqua consuma una grande quantità di energia fossile e genera inquinamento secondario.
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L'evaporazione interfacciale solare-termica è stata considerata la strategia più promettente per affrontare questo problema. Tuttavia, lo sviluppo di un materiale ottimizzato con una conversione di vapore solare efficiente e una buona tolleranza ambientale rimane ancora impegnativo.

I ricercatori dell'Institute of Process Engineering (IPE) dell'Accademia cinese delle scienze hanno sviluppato un nanocomposito amorfo Amorfo Amorfo ultra-stabile per una struttura a più fasce (HOMS) per l'evaporazione solare, che può migliorare l'efficienza della purificazione dell'acqua.

Lo studio è stato pubblicato su Materiali avanzati il 29 ottobre.

"Il preciso controllo atomico e composizione nel blocco degli elementi di HOMS realizza una struttura indiretta di gap di banda con abbondanti stati energetici intorno al livello di Fermi, che migliora il rilassamento non radiativo per facilitare la conversione fototermica", ha affermato il Prof. Wang Dan, il corrispondente autore dello studio, "L'esclusiva struttura a più fasce cavate può migliorare in modo efficiente l'assorbimento della luce come un corpo nero."

HOMS riduce l'energia richiesta per l'evaporazione dell'acqua. I risultati della simulazione mostrano che HOMS stabilisce un gradiente di campo termico, fornendo così la forza trainante per l'evaporazione del vapore.

"Homs avvantaggia anche il trasporto dell'acqua", ha affermato Wang, "le cavità confinate in HOMS promuovono la diffusione dell'acqua liquida a causa dell'effetto di pompaggio capillare e i nanopori nelle Homs inducono molecole d'acqua a evaporare sotto forma di cluster, consentendo così l'evaporazione con meno entalpica, . "

Con fotoabsorbimento altamente efficiente e conversione fototermica, è stata raggiunta una velocità di evaporazione superveloce di 4,02 kg di M-2H-1. La velocità di evaporazione è cambiata a malapena dopo 30 giorni e senza accumulo di sale, indicando una stabilità a lungo termine.

In particolare, la concentrazione di Pseudovirus SC2-P potrebbe essere ridotta di sei ordini di grandezza dopo l'evaporazione.

Questo composito amorfo TA2O5/C viene prontamente fabbricato, trasportato, immagazzinato e riciclato. Può essere applicato alla purificazione dell'acqua di mare o alla pesante acqua contenente metalli o batteri, ottenendo acqua bevibile che soddisfa lo standard dell'Organizzazione mondiale della sanità.

Gli scienziati dell'IPE stanno preparando un prototipo di desalinizzazione dell'acqua di mare per i residenti sulle isole isolate.