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Oct 29, 2023

세

npj 청정수량 6,

npj Clean Water 6권, 기사 번호: 12(2023) 이 기사 인용

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계면 태양 에너지 증발은 현재 전 세계적으로 깨끗한 수자원 부족을 완화하는 효과적인 방법입니다. 그러나 많은 태양광 증발기는 호스트 물질 표면에 광흡수 물질을 코팅하여 개발된 2차원(2D) 구조의 장치로 태양열 증기 생성 효율이 제한적이다. 이러한 이유로 본 연구에서는 유연한 목재를 기재로 하고 탄닌산 복합체를 광흡수재로 사용하고, 회선. 합리적인 구조 설계와 재료 조합으로 증발기는 우수한 곰팡이 저항성과 고효율 증발 성능을 발휘할 수 있습니다. 검정색 장식은 목재 광 흡수를 상당히 향상시켜 200~800nm의 파장 범위에서 DW-TA-Fe3+의 높은 흡광도(>90%)를 제공합니다. 목재 원추형 증발기의 물 증발 속도는 2D 증발기보다 약 1.6배 높은 최대 1.79 kg m−2 h−1에 도달할 수 있습니다. 또한 증발기는 뛰어난 생물학적 안정성과 효과적인 담수화 성능을 나타냅니다. 본 연구는 효과적인 태양광 담수화를 위한 3차원 목재 증발기 설계에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대된다.

깨끗한 물 부족은 인구 급증과 산업 발전으로 인해 오늘날 가장 중요한 과제입니다1,2,3. 이 문제를 완화하기 위해 전기투석4, 막 증류5, 역삼투6, 다중 효과 증류(MED), 흡착 담수화(AD)7,8,9,10,11,12 등과 같은 많은 기술이 청정 공정에 사용되었습니다. 그러나 상대적으로 복잡한 공정과 높은 비용으로 인해 적용이 제한된 물 생산은 상대적으로 복잡한 공정과 높은 비용, 낮은 표준 범용 성능 비율(10~13%)로 인해 적용이 제한적인 것으로 계산되었습니다. 표준 1차 에너지 기준)13. 담수화에 활용되는 태양계 계면 증발은 담수 자원 부족을 완화하는 효과적이고 지속 가능한 방법입니다14,15,16,17. 전통적인 태양열 증발(많은 양의 물을 가열하는)18,19,20,21과 달리 이 기술은 특정 구조를 사용하여 에너지를 광흡수층에 가두어 구조 표면에서 수분 증발을 허용하여 열 손실을 효과적으로 줄입니다. 더 높은 증발 효율을 달성합니다22,23,24,25,26,27.

나노 금속 이온28, 산화 그래핀29, 폴리피롤30 등과 같은 다양한 광열 물질이 태양광 계면 증발 시스템에 도입되었습니다. 광열 증발 장치의 흡수율을 향상시키고 열 손실을 줄임으로써 효율적인 증발 성능이 달성되었습니다31,32,33, 34,35,36,37. Zhu 등은 천연 나무에 금속 나노입자를 장식함으로써 200-2500 nm의 파장 범위에서 99%의 높은 흡수율을 갖는 플라즈몬 물질을 설계했습니다. Feng et al. 하소 멜라민 스폰지 (MS)를 통해 태양열 증발기를 고안했습니다. 단열재를 갖춘 소성 MS는 초고속 태양 증발 속도(1.98 kg m−2 h−1)와 높은 광열 효율(~92%)을 달성했습니다. Yanet al. 얼음 결정을 템플릿으로 사용하여 저온 열수 환원 및 대기 건조를 통해 태양 에너지 변환 효율이 95%인 초경량 옥수수 짚/그래핀 에어로겔을 연구했습니다. 저가형 천연목재는 미세다공성 구조와 우수한 친수성으로 인해 태양광담수화용 증발기로 사용되었다. 대부분의 연구에서는 천연목의 가로 및 세로 단면에 빛을 흡수하는 재료를 코팅하여 평면 장치를 구성했습니다41,42,43,44. 복잡한 제조와 낮은 증발 속도로 인해 이러한 기술은 증발 성능을 더욱 향상시켜야 합니다. 그러나 재료의 선택은 효율성의 병목 현상에 도달했으며 에너지 변환 효율성의 이론적 한계는 더 이상 추진하기 어렵습니다.