Utafiti unaelezea riwaya inayoweza kubebeka nishati ya jua-mfumo wa ukusanyaji wa mvuke na origami ya polymer ambayo inaweza kukusanya na kusafisha maji kwa gharama nafuu sana
Kuna ongezeko la mahitaji ya kimataifa ya usafi maji kutokana na ukuaji wa idadi ya watu, ukuaji wa viwanda na uchafuzi na kupungua kwa maisha yetu sayari maliasili. Nishati ya jua-kuanika ni mbinu ambayo kwayo nguvu ya jua inaweza kutumika kusafisha maji kwa kuyeyuka iliyochafuliwa maji, kuifupisha tena na kutoa safi safi maji. Mbinu hii ni teknolojia safi, inayoweza kurejeshwa na endelevu ya kijani ambayo ina uwezo wa kukabiliana na uhaba wa maji safi duniani kwa kutumia wingi wa nishati ya jua nishati. Nguvu na ufanisi wa a nishati ya jua-mfumo wa mvuke hutegemea muundo wake na uchaguzi wa vifaa vya photothermal. Sasa nishati ya jua-teknolojia ya kuanika hutumia vifaa vya gharama kubwa, vingi na kuwa na ufanisi mdogo na pato ndogo. Imesalia kuwa changamoto kuimarisha utendakazi na kupunguza gharama ili kubuni uzani mwepesi na unaobebeka nishati ya jua-mfumo wa mvuke ambao unaweza kutumika moja kwa moja na watu binafsi.
Katika utafiti mpya uliochapishwa mnamo Mei 28 mnamo Vifaa vya juu watafiti wanaelezea mbinu ya riwaya ya nishati ya jua kuanika kwa kubuni kifaa cha kubebeka cha bei nafuu kinachodhibitiwa na shinikizo la chini nishati ya jua mfumo wa ukusanyaji wa mvuke ambao unaweza kukusanya na kusafisha maji kutumia nishati kutoka kwa jua. Walichagua nyenzo ya polima ya upitishaji hewa iitwayo Polypyrrole (PPy) ambayo asili yake ni kondakta, inajulikana sana kwa sifa zake za upigaji picha na inaonyesha ufanisi wa juu katika kubadilisha mwanga wa jua kuwa joto la joto. Imehamasishwa kutoka kwa ua waridi, muundo wa kipekee wa mfumo huu wa kuanika kwa jua umeundwa na composites za karatasi za 3D origami PPy. 'PPy rose' ambayo inajumuisha karatasi nyeusi zenye umbo la petali iliundwa kupitia kukunja kwa origami na upolimishaji wa kemikali wa PPy. Muundo huu wa origami umeunganishwa kwenye bomba la kuingizwa la pamba kama shina ambalo hukusanya maji ghafi / yasiyotibiwa kutoka kwa chanzo cha maji na kulisha kwa muundo wa waridi wa PPy uliowekwa juu. Bomba la kuingizwa kwa pamba na povu ya Polystyrene ilitumiwa kuzuia mawasiliano ya moja kwa moja kati ya nyenzo za PPy na maji mengi.
Mara bila kutibiwa maji ilifikia petals, nyenzo za PPy katika muundo wa maua hugeuka maji ndani ya mvuke na uchafu wa asili tofauti na maji. Baadaye, mvuke wa maji unahitaji kufupishwa na kisha maji safi yanahitaji kukusanywa kwa matumizi. Watafiti walitumia hali ya shinikizo la chini kwa kutumia pampu ya utupu inayobebeka. Hii ilionekana kuongeza kwa kiasi kikubwa viwango vya uvukizi wa maji na ukusanyaji wa maji. Mara tu maji yanapofupishwa, mtungi wa glasi ulioshikana na imara huhifadhi maji safi kwa usalama.
Origami ya 3D ilitoa ufyonzaji wa juu zaidi wa mwanga na maeneo ya uso yaliyoimarishwa kwa maji uvukizi kwa kulinganisha na muundo wa kawaida wa P2. Kiwango cha uvukizi na mkusanyiko wa maji huimarishwa kwa asilimia 52 kutokana na kupungua kwa shinikizo la chumba. PPy origami iliboresha uvukizi wa maji kwa asilimia 71 na viwango vya juu vya ukusanyaji wa mvuke pia vilionekana. Ufanisi wa jumla wa mfumo uliongezeka kwa asilimia 91.5 chini ya chanzo kimoja cha mwanga. Mfumo huo ulijaribiwa kwenye sampuli kutoka kwa mto wa Colorado huko Texas, USA. Mfumo huo uliondoa uchafuzi wa maji kwa njia ya metali nzito, bakteria, chumvi na kupunguza alkalini inayozalisha maji safi ya viwango vya kunywa kama ilivyowekwa na WHO.
Utafiti wa sasa unaeleza muundo wa riwaya wa kimantiki wa mfumo wa ukusanyaji wa gharama ya chini wa mvuke wa jua na nyenzo za 3D origami photothermal ambayo hutoa viwango bora vya uvukizi wa maji na mkusanyiko wa mvuke. Gharama ya kila muundo unaofanana na maua ni chini ya senti 2 na inaweza kufanikiwa kutoa lita 2 za maji safi kwa saa kwa kila mita ya mraba. Ubunifu huu unaweza kuwa msukumo wa kuunda mifano ya kipekee ya kuanika kwa jua kwa ajili ya uzalishaji wa maji safi.
***
{Unaweza kusoma karatasi asili ya utafiti kwa kubofya kiungo cha DOI kilichotolewa hapa chini katika orodha ya (vyanzo) vilivyotajwa}
Chanzo (s)
Li, W. na wengine. 2019. Mfumo wa Kukusanya wa Uvuvi wa Jua wenye Mvuke wa Shinikizo la Chini na Origamis ya Polypyrrole. Nyenzo za Juu. http://doi.org/10.1002/adma.201900720
