Обработанный лазером металл очищает загрязненную воду с КПД большим чем 100%

Протравливая металл ультракороткими лазерными вспышками, исследователи Рочестера демонстрируют способ очистки воды, не тратя энергию впустую.

В условиях коронавирусной пандемии люди в развитых странах обеспечены достаточными запасами чистой воды для мытья рук, так как это необходимо для защиты от вируса. И тем не менее, почти треть населения мира даже не обеспечена чистой водой для питья.

Как это возможно?

Исследователи Рочестерского университета нашли способ решить эту проблему, используя солнечный свет - ресурс, доступный каждому - для испарения и очистки загрязненной воды с более чем 100-процентной эффективностью.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

В статье в журнале Nature Sustainability исследователи в лаборатории профессора оптики Чунлей Го (Chunlei Guo) демонстрируют, как вспышка фемтосекундных лазерных импульсов травит поверхность нормального листа алюминия в сверхвязкий (влагопоглощающий), сверх энергопоглощающий материал.

При помещении в воду под углом к солнечному свету на поверхности образуется тонкая пленка воды над поверхностью металла. Она сохраняет почти 100 % энергии, которую поглощает от солнца, чтобы быстро нагреть воду. Одновременно изменяются межмолекулярные связи воды, что значительно повышает эффективность процесса испарения. "Эти три вещи вместе позволяют технологии работать лучше, чем идеальное устройство со 100-процентной эффективностью", - говорит Го, который также связан с университетскими программами в области физики и материаловедения.

Использование солнечного света для кипячения уже давно признано как способ устранения микробных патогенов и снижения смертности от диарейных инфекций. Но кипячение воды не устраняет тяжелые металлы и другие загрязняющие вещества.

Эксперименты, проведенные лабораторией, показывают, что их новый метод снижает присутствие всех распространенных загрязняющих веществ, таких как моющее средство, красители, моча, тяжелые металлы и глицерин, до безопасного для питья уровня.

Эта технология может быть также полезна в развитых странах для решения проблемы нехватки воды в засушливых районах, а также для проектов опреснения воды, говорит Го.

Очистка воды на основе солнечной энергии: поиск эффективного метода
Солнечная очистка воды может значительно уменьшить количество загрязняющих веществ, потому что почти все примеси остаются, когда испаряющаяся вода становится газообразной, а затем конденсируется и собирается.

Наиболее распространенным методом испарения воды на солнечной основе является объемный нагрев, при котором нагревается большой объем воды, но испаряться может только верхний слой. Это очевидно неэффективно, говорит Го, потому что только малая часть энергии топления получает использованную.

Более эффективный подход, называемый межфазным нагревом, размещает плавающие, многослойные поглощающие и влажные материалы поверх воды, так что только вода вблизи поверхности должна нагреваться. Но все доступные материалы должны плавать горизонтально поверх воды и не могут непосредственно сталкиваться с солнцем. Кроме того, доступные материалы для влаги быстро засоряются загрязняющими веществами, оставшимися после испарения, что требует частой замены материалов.

Панель, разработанная лабораторией Го, позволяет избежать этих недостатков за счет извлечения тонкого слоя воды из резервуара и непосредственно на поверхность солнечного поглотителя для нагревания и испарения. "Более того, поскольку мы используем поверхность с открытыми канавками, ее очень легко чистить, просто распыляя", - говорит Го.

"Самое большое преимущество, - добавляет он, - заключается в том, что угол наклона панелей можно плавно регулировать, чтобы они смотрели прямо на солнце, когда оно поднимается, а затем перемещаются по небу перед тем, как зайти в него", - максимизируя энергопоглощение.

"Просто нет ничего похожего на то, что мы можем здесь сделать", - говорит Го.Го, который также связан с программами Университета в области физики и материаловедения, давно предусмотрел ряд гуманитарных применений для эффективного метода очистки на основе солнечной энергии. "Это простой, прочный, недорогой способ борьбы с глобальным водным кризисом, особенно в развивающихся странах", - говорит он, отмечая, что он может помочь решить проблему нехватки воды в засушливых районах и быть полезным в проектах по опреснению воды, добавляет он. опубликовано econet.ru по материалам scitechdaily.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet