कालो प्रविधि! घाम लाग्दा सफा पानी उपलब्ध हुन्छ! यो अद्भुत सामग्री, हामी तपाईंलाई प्रकट गर्छौं!

सामाजिक विकासको लागि ताजा पानीको अभाव बढ्दो रूपमा गम्भीर चुनौती हो। विश्वव्यापी जनसंख्याको २९% मा सुरक्षित पिउने पानीको अभाव रहेको रिपोर्ट गरिएको छ, र जनसंख्या वृद्धि र वातावरणीय समस्याहरूका कारण सफा पानीको माग अझै पनि बढिरहेको छ। कोरोनाभाइरस रोग (नियोकोरोनाभाइरस निमोनिया) को वर्तमान प्रकोपको सन्दर्भमा सरसफाइसँग सम्बन्धित स्वच्छ पानी विशेष गरी महत्त्वपूर्ण छ। सौर्य ऊर्जाबाट चल्ने पानीको वाष्पीकरणलाई समुद्री पानी र फोहोर पानीबाट स्वच्छ पानी उत्पादन गर्ने सबैभन्दा आशाजनक प्रविधिहरू मध्ये एक मानिन्छ जुन सूर्यको प्रकाशलाई मात्र ऊर्जा इनपुटको रूपमा प्रयोग गरेर। यो प्रविधि सौर्य अवशोषकहरूमा धेरै निर्भर गर्दछ, जसले सौर्य ऊर्जालाई तापमा रूपान्तरण गर्न वाष्पीकरणकर्ताको रूपमा काम गर्दछ र वाष्प उत्पादन गर्दछ। उच्च पानी वाष्पीकरण दर र सौर्य ताप रूपान्तरण दक्षता प्राप्त गर्न, आदर्श सामग्रीमा सौर्य स्पेक्ट्रमको ठूलो भागलाई कुशलतापूर्वक प्रयोग गर्न अवशोषणको विस्तृत दायरा, ताप हानिलाई दबाउन कम थर्मल चालकता, र कुशल पानी यातायातको लागि त्रि-आयामी (३D) छिद्रपूर्ण च्यानलहरू हुनुपर्छ। अहिलेसम्म, वैज्ञानिकहरूले कार्बन (जस्तै, ग्राफिन वा कार्बन नानोट्यूब), पोलिमर, धातु र धातु अक्साइड र तिनीहरूका हाइब्रिडहरू, आदिमा आधारित विभिन्न फोटोथर्मल सामग्रीहरू विकास गरेका छन्।

वैज्ञानिकहरूले हालैका वर्षहरूमा अन्वेषण गर्न र धेरै सफलताहरू हासिल गर्न कडा परिश्रम गरिरहेका छन्, त्यसैले हालका वर्षहरूमा फोटोथर्मल सफा पानी उत्पादनमा भएको अनुसन्धान प्रगतिको बारेमा धेरै सामयिक प्रकाशनहरूबाट सिकौं।

1. प्रकृति सञ्चार: बिरुवाका पातहरूले सौर्य ऊर्जाबाट चल्ने, उच्च दक्षता भएको पानी शुद्धीकरणकर्तालाई प्रेरित गर्छन्

प्राकृतिक भास्कुलर बिरुवाहरूका पातहरूले सूर्यको प्रकाशबाट संचालित धेरै सफा पानी उत्पादन गर्न ओस्मोटिक चाप, वाष्पीकरण र उत्सर्जनमा भिन्नताहरूमा भर पर्छन्। यसबाट प्रेरित भएर, छिङहुआ विश्वविद्यालयका चुन लीको समूहका अनुसन्धानकर्ताहरूले कुशल पानी शुद्धीकरण र उत्पादनको लागि सूर्यको प्रकाशबाट संचालित प्युरिफायर रिपोर्ट गरेका छन्। यो सूर्यको प्रकाशबाट संचालित प्युरिफायरमा नकारात्मक तापक्रम-प्रतिक्रियाशील पोली(N-isopropylacrylamide) हाइड्रोजेल (PN) रहेको छ जुन सुपरहाइड्रोफिलिक मेलामाइन फोम ब्याकबोनमा लंगरिएको छ र बाहिर PNIPAm-परिमार्जित ग्राफिन (PG) फिल्टर झिल्लीले लेपित छ। आणविक गतिशीलता सिमुलेशन र प्रयोगात्मक नतिजाहरूले देखाए कि अपेक्षाकृत कठोर मेलामाइन ब्याकबोनको सुपरहाइड्रोफिलिक प्रकृतिले PNPG-F प्युरिफायरको सुन्निने/सुन्निने दरलाई उल्लेखनीय रूपमा तीव्र बनायो। उही सूर्यको प्रकाश तीव्रता विकिरण अन्तर्गत, यो तर्कसंगत रूपमा ईन्जिनियर गरिएको संरचनाले वाष्पीकरण र ड्रिप थपको समन्वयात्मक प्रभावहरू मार्फत ब्राइन फिडबाट एकल PNPG-F को लागि ४.२ किलोग्राम/मीटर२/घन्टा सङ्कलन र > ९९% आयन हटाउने प्रदान गर्‍यो। लेखकले विभिन्न पानी उपचार अनुप्रयोगहरूमा यो अत्यधिक कुशल सूर्यको प्रकाश-संचालित प्रणालीको लागि ठूलो सम्भावित अनुप्रयोगहरूको कल्पना गरेका छन्। यो अध्ययन नेचर सबजर्नल नेचर कम्युनिकेसनमा "उच्च-दक्षता सफा पानी उत्पादनको लागि बिरुवाको पातहरूले सूर्यको प्रकाश-संचालित शुद्धीकरणलाई प्रेरित" शीर्षकको पत्रको रूपमा प्रकाशित भएको थियो।

2. विज्ञानको प्रगति: सौर्य पानी शुद्धीकरणको लागि प्रकाश-अवशोषित हाइड्रोजेलहरूको उच्च हाइड्रेटेबल पोलिमर नेटवर्कहरू

पानी शुद्धीकरणको लागि सौर्य पानीको वाष्पीकरण ताजा पानी उत्पादनको लागि एक आशाजनक प्रविधि हो। यद्यपि, सौर्य वाष्प उत्पादन ऊर्जा गहन हुन्छ, जसले गर्दा प्राकृतिक दिनको उज्यालोमा कम पानी उत्पादन हुन्छ। त्यसकारण, पानीको वाष्पीकरणको लागि ऊर्जा माग कम गर्न र सौर्य पानी शुद्धीकरणलाई गति दिन सक्ने नयाँ सामग्रीहरू विकास गर्न ठूलो आवश्यकता छ। अमेरिकाको टेक्सासको अस्टिनमा प्रोफेसर गुइहुआ युको समूहले पोलिभिनाइल अल्कोहल र चिटोसनलाई हाइड्रेशन मेरुदण्डको रूपमा र पोलिपाइरोललाई प्रकाश अवशोषकको रूपमा मिलेर बनेको उच्च हाइड्रेटेड प्रकाश-अवशोषक हाइड्रोजेल (h-LAH) रिपोर्ट गरेको छ, जसले पानीलाई वाष्पीकरण गर्न कम ऊर्जा (पानीको मात्राको <50%) प्रयोग गर्न सक्छ। यो प्रदर्शन गरिएको थियो कि h-LAH ​​को हाइड्रेशन क्षमता बढाउँदा पानीको अवस्था परिवर्तन हुन सक्छ र आंशिक रूपमा पानी सक्रिय हुन सक्छ, जसले गर्दा पानीको वाष्पीकरणलाई सहज बनाउँछ। h-LAH ​​ले १ सूर्यमा सौर्य वाष्प उत्पादनलाई ~३.६ किलोग्राम/मीटर२/घण्टाको रेकर्ड दरमा बढायो। h-LAH-आधारित सौर्य पानीको वाष्पीकरणले जटिल आयनिक दूषित पदार्थहरू विरुद्ध दीर्घकालीन स्थायित्व र एन्टीफाउलिंग गुणहरू पनि प्रदर्शन गर्‍यो। यो अनुसन्धान विज्ञान उपपत्रिका साइन्स एडभान्सेसमा "उच्च दक्षतायुक्त सफा पानी उत्पादनको लागि बिरुवाको पातले सूर्यको प्रकाशबाट प्रेरित शुद्धीकरण" शीर्षकको पत्रमा प्रकाशित भएको थियो।

3. एन्ज्यू: फोटोथर्मल पानी वाष्पीकरणको लागि सुपरहाइड्रोफिलिसिटी र फराकिलो तरंगदैर्ध्य प्रकाश अवशोषण भएको COF सामग्रीहरू

विशेष गरी नजिकको इन्फ्रारेड (NIR) क्षेत्रमा हुने छिद्रयुक्त जैविक पोलिमरहरूको अन्तर्निहित हाइड्रोफोबिसिटी र सीमित प्रकाश अवशोषण, सौर्य वाष्प उत्पादन (SSG) मा तिनीहरूको प्रयोगमा बाधा पुर्‍याउने दुई बाधाहरू हुन्। जिलिन विश्वविद्यालयका सियाओली यानको समूहका अनुसन्धानकर्ताहरूले १,४,५,८ टेट्राकिस (फेनाइलमिनो) एन्थ्रेसिन-९,१०-डायोन (TPAD) (TPAD-COF) मा आधारित सहसंयोजक जैविक रूपरेखा (COF) विकास गरेका छन्, जुन सुपरहाइड्रोफिलिसिटी र सम्पूर्ण UV/दृश्यमान NIR क्षेत्रबाट SSG लाई ढाक्ने व्यापक प्रकाश अवशोषण द्वारा विशेषता हो। TPAD-COF, कुनै पनि additives बिना एक कुशल फोटोथर्मल रूपान्तरण सामग्रीको रूपमा, १.४२ kg/m1,4,5,8/h को उत्कृष्ट पानी वाष्पीकरण प्रदर्शन गर्दछ र एक सौर्य तीव्रता विकिरण अन्तर्गत ९४% को उच्च ऊर्जा रूपान्तरण दक्षता प्राप्त गर्दछ। TPAD-आधारित COF प्रकाश अवशोषण दायराको थप विस्तार चेलेटेड BF9,10 अणुहरूको पोस्ट-सिंथेटिक परिमार्जन द्वारा प्राप्त गरिएको थियो। व्यवस्थित नियन्त्रण प्रयोग र विश्लेषणले पुष्टि गर्छ कि फोटोथर्मल पानी वाष्पीकरणको लागि प्रयोग गरिने वर्तमान TPAD-आधारित COF हरूमा फोटोथर्मल रूपान्तरण सामग्रीको हाइड्रोफिलिसिटीले बढी प्रभावशाली भूमिका खेल्छ। "सुपरहाइड्रोफिलिक२डी कोभ्यालेन्ट अर्गानिक फ्रेमवर्क्स एज ब्रॉडब्यान्ड अवशोषक फर इफिसिएन्ट सोलार स्टीम जेनेरेसन" शीर्षकको अनुसन्धान कार्य शीर्ष-स्तरीय अन्तर्राष्ट्रिय जर्नल एन्जवाइजमा प्रकाशित भएको थियो। यो काम शीर्ष अन्तर्राष्ट्रिय जर्नल एन्ज्यू। केम। इन्ट। एडमा प्रकाशित भएको थियो।

4. JACS: फोटोथर्मल पानी वाष्पीकरणको लागि हाइड्रोफिलिक-हाइड्रोफोबिक दोहोरो-क्षेत्र COF/ग्राफिन हाइड्रोजेल

सौर्य पानीको वाष्पीकरण एक दिगो पानी उपचार प्रविधि हो जसले विश्वव्यापी पानीको अभाव कम गर्न मद्दत गर्न सक्छ। यद्यपि, उच्च ऊर्जा खपत र पानीको वाष्पीकरणको कम दरको कारणले गर्दा यो प्रविधिले ठूला चुनौतीहरूको सामना गर्दछ। जर्मनीको बर्लिनको प्राविधिक विश्वविद्यालयका प्रो. आर्ने थोमसको समूहले एक सरल इन सिटु वृद्धि रणनीति मार्फत एक सामग्रीमा हाइड्रोफिलिक र हाइड्रोफोबिक क्षेत्रहरू दुवै समावेश गर्ने सह-संयोजक जैविक रूपरेखा (COF)/ग्राफिन दोहोरो-क्षेत्र हाइड्रोजेलको रिपोर्ट गर्दछ। हाइड्रोफिलिक COF ले हाइड्रोफोबिक ग्राफिन क्षेत्रको एक भाग समेट्छ। दुई भिजेका क्षेत्रहरूको सटीक नियन्त्रण गरेर, हाइब्रिड हाइड्रोजेलले प्रभावकारी प्रकाश संकलन, ट्युनेबल भिजेको क्षमता, अनुकूलित पानी सामग्री, र पानी वाष्पीकरणको लागि कम ऊर्जा आवश्यकता देखाउँछ। सौर्य अवशोषकको रूपमा, दोहोरो-क्षेत्र हाइड्रोजेलले १ सौर्य विकिरण (१ किलोवाट/मीटर२) को लागि ३.६९ किलोग्राम/मीटर२/घण्टा सम्मको वाष्प उत्पादन दर प्राप्त गर्दछ, जुन अन्य उन्नत सामग्रीहरूसँग तुलना गर्न सकिन्छ। थप रूपमा, यो हाइड्रोजेल बाष्पीकरणकर्ता समुद्री पानी र ढलबाट पिउने पानी उत्पादन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ, जसले पानी उपचारको सम्भावना प्रदर्शन गर्दछ। यो अनुसन्धान कार्य JACS जर्नलमा "A Covalent Organic Framework/Graphene Dual-Region Hydrogel for Enhanced Solar-Driven Water Generation" को रूपमा प्रकाशित भएको थियो, JACS, एक शीर्ष अन्तर्राष्ट्रिय जर्नल।

5. विज्ञानको प्रगति: वाटर लिली ब्लेड संरचनाबाट प्रेरित उच्च-दक्षता फोटोथर्मल पानी बाष्पीकरणकर्ता

हालैका वर्षहरूमा, इन्टरफेसियल सौर्य वाष्प उत्पादनले डिसेलिनेशन र फोहोर पानी प्रशोधनको लागि उच्च ऊर्जा रूपान्तरण दक्षता प्राप्त गर्न ठूलो सम्भावना देखाएको छ। यद्यपि, सौर्य अवशोषकमा फाउलिङ वा नुनको अपरिहार्य संचयको कारणले उच्च वाष्पीकरण दरहरू कायम राख्न सकिँदैन। घुलनशील सांद्रता बढ्दै जाँदा क्षयीकरण तीव्र हुन्छ। यस समस्यालाई सम्बोधन गर्न, नान्जिङ विश्वविद्यालयका प्रो. जिया झुको समूहले पानी लिलीको पातहरूको संरचनाबाट प्रेरित भएर बहु-चरण संरचना (पानी-लिली-प्रेरित पदानुक्रमिक संरचना (WHS) फोटोथर्मल-वाष्प रूपान्तरण उपकरण डिजाइन गरे, जसले अत्यधिक केन्द्रित नुनिलो पानीको १० wt% र फोहोर पानीको ३० wt% प्रशोधन गर्दा ८०% फोटोथर्मल रूपान्तरण दक्षता प्राप्त गर्न सक्छ। यो उल्लेखनीय छ कि वाष्पीकरण पूरा नभएसम्म (अर्थात्, "शून्य डिस्चार्ज") अत्यधिक केन्द्रित नुनिलो पानी र फोहोर पानीको उपचारको क्रममा फोटोथर्मल रूपान्तरण दक्षता उल्लेखनीय रूपमा घट्दैन, र सतह सफा रहन्छ। यो काम साइन्स एडभान्समा "ए वाटर-लिली-प्रेरित हाइरार्किकल डिजाइन फर स्टेबल एन्ड इफिसिएन्ट सोलार इभापोरेसन अफ हाई लवणता ब्राइन" शीर्षकमा प्रकाशित भएको थियो।

6. नानो ऊर्जा: फोटोथर्मल पानी वाष्पीकरणको लागि मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड

डेकिन विश्वविद्यालयको इन्स्टिच्युट फर फ्रन्टियर मटेरियल्सका लाइफेङ वानको समूहका अनुसन्धानकर्ताहरूले आंशिक क्रिस्टल रूपान्तरण मार्फत सौर्य पानी वाष्पीकरणको लागि ट्रान्जिसन मेटल डाइसल्फाइड र नाइट्रोजन-समृद्ध नाइट्राइड हेटेरोस्ट्रक्चरहरूको श्रृंखला विकास गरेका छन्। विशेष गरी, यी उन्नत 2D हेटेरोस्ट्रक्चरहरूले इन्फ्रारेड दायरामा बढेको वर्णक्रमीय अवशोषण र पानी, एसिड र आधारहरू सहित विभिन्न समाधानहरूमा उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता प्रदर्शन गर्छन्। अझ महत्त्वपूर्ण कुरा, बढेको वर्णक्रमीय अवशोषण तीव्रता र कम ताप हानिको कारण, MoS2-Mo5N6/ मेलामाइन फोम (MF) सौर्य थर्मल उपकरणले उच्च वाष्पीकरण दर (2.31 kg m-2h-1) र रूपान्तरण दक्षता (106.6%) प्रदर्शन गर्दछ, जुन क्रमशः MoS2/MF र MF/पानी सौर्य उपकरणहरू भन्दा 1.4 र 4.7 गुणा बढी छन्। यो कामले सौर्य पानी उत्पादनको लागि उत्कृष्ट फोटोथर्मल प्रदर्शनको साथ उन्नत 2D-2D TMDs-नाइट्रोजन-समृद्ध नाइट्राइड हेटेरोस्ट्रक्चरहरूको श्रृंखला प्रदान गर्दछ। यो काम शीर्ष अन्तर्राष्ट्रिय जर्नल नानो इनर्जीमा "सौर्य पानी उत्पादनका लागि ट्रान्जिसन मेटल डिचाल्कोजेनाइड्स र नाइट्रोजन-समृद्ध नाइट्राइड्सको उन्नत २डी-२डी हेटेरोस्ट्रक्चर्स" को रूपमा प्रकाशित भएको थियो।

सौर्य फोटोथर्मल पानी वाष्पीकरण प्रविधिले विश्वव्यापी रूपमा सफा पानीको अभाव समाधान गर्ने अपेक्षा गरिएको छ। अहिले समाधान गर्नुपर्ने कुरा भनेको फोटोथर्मल सामग्रीको कम लागतमा तयारी, उच्च-दक्षता सञ्चालन, साथै व्यावहारिक अनुप्रयोग वातावरणमा प्रयोगको स्थिरता र पोर्टेबिलिटी हो, जसले गर्दा भविष्यमा सम्पूर्ण मानवजातिको प्रारम्भिक लाभको लागि थप परिणामहरू प्राप्त हुनेछन्!

मेलामाइन फोमको बारेमा थप जानकारीको लागि, कृपया हामीलाई [email protected] मा सम्पर्क गर्नुहोस् वा हामीलाई कल गर्नुहोस्: +८६-२८-८४११-१८६१।

केही तस्विर र पाठहरू इन्टरनेटबाट पुन: उत्पादन गरिएका छन्, र प्रतिलिपि अधिकार मूल लेखकको हो। यदि कुनै उल्लङ्घन छ भने, कृपया मेटाउन हामीलाई सम्पर्क गर्नुहोस्।