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Le défi de l'eau potable : un nouveau système de purification d'eau domestique à énergie solaire et à faible coût

Une étude décrit un nouveau portable solaire-système de collecte à la vapeur avec origami polymère qui peut collecter et purifier d'eau à très bas prix

Il existe une demande mondiale croissante de produits propres d'eau en raison de la croissance démographique, de l’industrialisation, de la contamination et de l’épuisement de nos ressources naturelles. la planète ressources naturelles. Solaire-la cuisson à la vapeur est une technique dans laquelle énergie solaire peut être utilisé pour purifier d'eau en s'évaporant contaminé d'eau, recondensez-le et produisez du frais et du propre d'eau. Cette technique est une technologie verte propre, renouvelable et durable qui a le potentiel de répondre à la pénurie mondiale d'eau potable en utilisant l'abondance de solaire énergie. La solidité et l'efficacité d'un solaire-Le système de cuisson à la vapeur dépend de sa conception et du choix des matériaux photothermiques. Actuel solaire-les technologies de cuisson à la vapeur utilisent des matériaux coûteux et encombrants et ont un faible rendement et un rendement limité. Améliorer les performances et réduire les coûts afin de concevoir un appareil léger et portable reste un défi. solaire-système de cuisson à la vapeur directement utilisable par les particuliers.

Dans une nouvelle étude publiée le 28 mai dans Matériaux avancés les chercheurs décrivent une nouvelle méthode pour solaire cuisson à la vapeur en concevant un appareil portatif à basse pression contrôlé à faible coût solaire système de collecte de vapeur qui peut collecter et purifier d'eau en utilisant l’énergie du soleil. Ils ont choisi un matériau polymère photothermique appelé Polypyrrole (PPy), qui est de nature conductrice, bien connu pour ses propriétés photothermiques et présente une grande efficacité dans la conversion de la lumière solaire en chaleur thermique. Inspiré de la fleur rose, le design unique de ce système de cuisson à la vapeur solaire est composé de composites de papier PPy origami 3D. Une « rose PPy » constituée de feuilles noires superposées en forme de pétales a été créée via un pliage en origami et une polymérisation chimique du PPy. Cette structure en origami est attachée à un tube infusé en coton en forme de tige qui collecte l'eau brute/non traitée d'une source d'eau et la transmet à la structure rose PPy placée sur le dessus. Un tube infusé de coton et de la mousse de polystyrène ont été utilisés pour empêcher le contact direct entre le matériau PPy et l'eau en vrac.

Une fois non traité d'eau atteint les pétales, le matériau PPy dans la structure de la fleur se transforme d'eau en vapeur et les impuretés se séparent naturellement de l’eau. Par la suite, la vapeur d’eau doit être condensée, puis l’eau propre doit être collectée pour être utilisée. Les chercheurs ont utilisé une condition de basse pression en utilisant une pompe à vide portable. Il a été constaté que cela augmentait considérablement les taux d’évaporation et de collecte de l’eau. Une fois l'eau condensée, le bocal en verre collecteur compact et robuste stocke en toute sécurité l'eau propre.

Les origamis 3D ont fourni une absorption de lumière nettement plus élevée et des surfaces améliorées pour d'eau évaporation par rapport à une conception planaire 2D conventionnelle. Le taux d'évaporation et de collecte de l'eau est amélioré de 52 pour cent en raison de la diminution de la pression de la chambre. L'origami PPy a amélioré l'évaporation de l'eau de 71 pour cent et des taux de collecte de vapeur plus élevés ont également été observés. L'efficacité globale du système a augmenté de 91.5 pour cent sous une seule source lumineuse. Le système a été testé sur un échantillon du fleuve Colorado au Texas, aux États-Unis. Le système a éliminé la contamination de l'eau sous forme de métaux lourds, de bactéries, de sel et atténue l'alcalinité, produisant une eau propre répondant aux normes de consommation fixées par l'OMS.

La présente étude décrit une nouvelle conception rationnelle d'un système portable de collecte de vapeur solaire à faible coût avec des matériaux photothermiques origami 3D qui offre des taux améliorés d'évaporation de l'eau et de collecte de vapeur. Le coût de chaque structure en forme de fleur est inférieur à 2 cents et elle peut produire avec succès 2 litres d'eau propre par heure et par mètre carré. Cette conception peut être une source d'inspiration pour fabriquer des modèles uniques de vapeur solaire pour la production d'eau propre.

***

{Vous pouvez lire le document de recherche original en cliquant sur le lien DOI ci-dessous dans la liste des sources citées}

Sources)

Li, W. et al. 2019. Unisystem portable de collecte de vapeur solaire à basse pression avec polypyrrole Origamis. Matériaux avancés. http://doi.org/10.1002/adma.201900720

Équipe SCIEU
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