Study describes a novel portable solaire-steaming collection system with polymer origami which can collect and purify water at a very low cost
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-steaming is a technique in which énergie solaire can be used to purify water by evaporating contaminated water, re condensing it and producing fresh clean water. This technique is a clean, renewable and sustainable green technology which has the potential to address global scarcity of clean water by utilizing the abundance of solaire energy. The strength and efficiency of a solaire-steaming system depends on its design and choice of photothermal materials. Current solaire-steaming technologies use expensive, bulky materials and have low efficiency and limited output. It has remained a challenge to enhance performance and lower costs in order to design a light weight and portable solaire-steaming system which can be directly used by individuals.
Dans une nouvelle étude publiée le 28 mai dans Matériaux avancés researchers describe a novel method for solaire steaming by designing a low cost portable low-pressure controlled solaire steaming collection system which can collect and purify water using energy from sunlight. They chose a photothermal polymer material called Polypyrrole (PPy) which is conductive in nature, is well-known for its photothermal properties and exhibits high efficiency in converting solar light into thermal heat. Inspired from the flower rose, the unique design of this solar steaming system is made of 3D origami PPy-paper composites. A ‘PPy rose’ which constitutes of layered black sheets shaped as petals was created via origami folding and chemical polymerization of PPy. This origami structure is attached to a stem-like cotton infused tube which collects raw/untreated water from a water source and feeds it to the PPy rose structure placed on the top. Cotton infused tube and Polystyrene foam were used to prevent direct contact between PPy material and bulk water.
Une fois que l'eau non traitée a atteint les pétales, le matériau PPy dans la structure de la fleur transforme l'eau en vapeur et les impuretés se séparent naturellement de l'eau. Par la suite, la vapeur d'eau doit être condensée, puis de l'eau propre doit être récupérée pour être utilisée. Les chercheurs ont utilisé une condition de basse pression en utilisant une pompe à vide portable. On a constaté que cela augmentait considérablement les taux d'évaporation de l'eau et de collecte de l'eau. Une fois l'eau condensée, le bocal en verre collecteur compact et robuste stocke de l'eau propre en toute sécurité.
Les origamis 3D ont fourni une absorption de lumière considérablement plus élevée et des surfaces améliorées pour l'évaporation de l'eau par rapport à une conception planaire 2D conventionnelle. Le taux d'évaporation et de collecte de l'eau est amélioré de 52 % en raison de l'abaissement de la pression de la chambre. L'origami PPy a amélioré l'évaporation de l'eau de 71% et des taux de collecte de vapeur plus élevés ont également été observés. L'efficacité globale du système a augmenté de 91.5% 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 la forme de métaux lourds, de bactéries, de sel et atténue l'alcalinité en produisant une eau propre conforme aux normes de consommation définies 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.
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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
