सौर्य ऊर्जाको कुशलतापूर्वक प्रयोग गरेर ताजा पानी उत्पादन गर्ने क्षमताको कारणले गर्दा सौर्य ऊर्जाद्वारा संचालित इन्टरफेसियल इभोपरेसन (SIE) लाई ताजा पानीको अभाव कम गर्ने सबैभन्दा आशाजनक प्रविधिहरू मध्ये एक मानिन्छ। यसको अतिरिक्त, सौर्य इभोपरेटरहरूको केन्द्रित नुनिलो फोहोर पानीको उपचारमा अद्वितीय फाइदाहरू छन् । वाष्पीकरण प्रक्रियाले उप-उत्पादनको रूपमा नुन क्रिस्टलहरू मात्र उत्पादन गर्दछ, जसले गर्दा शून्य तरल डिस्चार्ज प्राप्त हुन्छ। यद्यपि, बाष्पीकरणमा नुनको संचयले प्रकाशको अवशोषणमा बाधा पुर्याउँछ र बाफको बाहिर निस्कने प्रक्रियालाई असर गर्छ, जसले गर्दा अन्ततः बाष्पीकरणकर्ताको वाष्पीकरण कार्यसम्पादनमा कमी आउँछ वा विफलता पनि हुन्छ।
यो समस्या कम गर्न, केही अनुसन्धानकर्ताहरूले "नुन परिसंचरण" रणनीति प्रस्ताव गरेका छन्। अर्थात्, नुन आयनहरूलाई नुन पानीमा फिर्ता प्रवाह गर्न अनुमति दिन घोलको लागि एउटा परिसंचरण मार्ग डिजाइन गरिएको छ, जसले गर्दा वाष्पीकरण सतहमा नुनलाई क्रिस्टलाइज हुनबाट रोक्छ, जसले गर्दा निरन्तर र स्थिर वाष्पीकरण प्राप्त हुन्छ। यद्यपि, यो विधिले घोलको लवणता बढाउनेछ, र नुन क्रिस्टलाइजेशनको समस्या अझै पनि अपरिहार्य छ।
अर्को समाधान भनेको "नुन निकाल्ने" रणनीति हो। अर्थात्, संरचनालाई यसरी नियमन गरिएको छ कि नुनलाई प्राथमिकताका साथ गैर-वाष्पीकरण क्षेत्रमा क्रिस्टलाइज्ड गरिन्छ, जसले गर्दा वाष्पीकरण कार्यसम्पादनमा नुन क्रिस्टलाइजेशनको प्रभाव कम हुन्छ, जसले गर्दा नुन र ताजा पानीको एकैसाथ सङ्कलन प्राप्त हुन्छ। यद्यपि, "नुन निकाल्ने" रणनीतिले अझै पनि व्यावहारिक प्रयोगमा केही गम्भीर चुनौतीहरूको सामना गर्दछ।
पहिलो, एक-आयामी ब्राइन ट्रान्सपोर्टले अवशोषण क्षमतालाई सीमित गर्दछ, जसले गर्दा समग्र वाष्पीकरण दरमा उल्लेखनीय कमी आउँछ। दोस्रो, नुन क्रिस्टलाइजेसन रणनीतिले नुन क्रिस्टलहरूलाई नियमित रूपमा हटाउन आवश्यक छ, जुन तिनीहरूको बलियो आसंजनको कारणले बाष्पीकरण सतहबाट स्वचालित रूपमा खस्न गाह्रो हुन्छ। यदि जम्मा गरिएको नुन समयमै हटाइएन भने, वाष्पीकरण प्रदर्शन अनिवार्य रूपमा कम हुनेछ। थप रूपमा, धेरै उच्च-दक्षता सौर्य वाष्पीकरणकर्ताहरूलाई उच्च-दबाव, कम-भ्याकुम, वा उच्च-तापमान ताप उपचार जस्ता खतरनाक वा समय-उपभोग गर्ने तयारी प्रक्रियाहरू आवश्यक पर्दछ।
त्यसकारण, शून्य तरल डिस्चार्ज डिसेलिनेशनको लागि सरल तयारी प्रक्रिया मार्फत दीर्घकालीन, कुशल, र स्थिर पानी वाष्पीकरण र नुन सङ्कलन प्राप्त गर्न टिकाउ सौर्य बाष्पीकरणकर्ताको विकास गर्नु एक अप्राप्त वैज्ञानिक लक्ष्य हो।
माथिका चुनौतीहरूको आधारमा, शान्डोङ फर्स्ट मेडिकल युनिभर्सिटीको अनुसन्धान टोलीले त्रि-आयामिक ग्रेडियन्ट ग्राफिन सर्पिल एयरजेल बाष्पीकरणकर्ता तयार गर्यो, जसले उच्च-सांद्रतायुक्त नुन पानीको कुशल सौर्य वाष्पीकरण प्राप्त गर्न र शून्य तरल पदार्थ निर्वहन प्राप्त गर्न सक्छ।
कुशल सौर्य अवशोषण, पूर्ण ऊर्जा उपयोग, उत्कृष्ट नुन प्रतिरोध र दीर्घकालीन स्थिरताको सन्दर्भमा सौर्य बाष्पीकरणकर्ताहरूको कडा आवश्यकताहरू पूरा गर्न, परियोजना डिजाइन मुख्यतया निम्न चार मुख्य बुँदाहरूमा केन्द्रित छ:
संरचनात्मक डिजाइन र रासायनिक स्थिरता वृद्धिमा ध्यान केन्द्रित गर्नुहोस्
बाष्पीकरणकर्तामा बलियो नेटवर्क संरचना र रासायनिक स्थिरता हुनु आवश्यक छ, जुन दीर्घकालीन, कुशल र स्थिर सौर्य डिसेलिनेशन प्राप्त गर्न महत्त्वपूर्ण छ। त्यसकारण, तिनीहरूले सौर्य बाष्पीकरणकर्ताको सहयोगी कंकालको रूपमा कम लागत, सुपर-हाइड्रोफिलिक, उच्च-पोरोसिटी र उच्च-लचिलोपन मेलामाइन फोम छनौट गरे।
त्यसपछि उनीहरूले मेलामाइन फोमलाई कंकालको रूपमा प्रयोग गर्ने ग्राफिन एरोजेलहरूको मेकानिकल गुणहरूको अध्ययन गरे, जसमा कम्प्रेसन, बेन्डिङ र टेन्सन जस्ता धेरै मोडहरू समावेश थिए, जसले गर्दा तिनीहरूको मेकानिकल गुणहरूको व्यापक मूल्याङ्कन गर्न सकियोस्।
वास्तविक प्रयोग अवस्थाहरूमा यसको बलियोपन र टिकाउपनलाई थप प्रमाणित गर्न, अनुसन्धान टोलीले विभिन्न चरम अवस्थाहरूमा परीक्षणहरू सञ्चालन गर्यो।
विशेष गरी, तिनीहरूले नमूनालाई हावा र पानीमा २० पटक बारम्बार मोडे, अम्लीय र क्षारीय घोलमा भिजाएर , र उच्च तापक्रम र अल्ट्रासोनिक हलचल जस्ता कठोर वातावरणमा राखे।
यी कठोर परीक्षणहरू पछि, तिनीहरूले नमूनाको उपस्थिति र सूक्ष्म संरचनामा कुनै उल्लेखनीय परिवर्तनहरू फेला पारेनन्, जसले यसको उत्कृष्ट स्थायित्व र संरचनात्मक स्थिरतालाई पूर्ण रूपमा प्रदर्शन गर्यो।
उत्पादन प्रक्रियाहरूको सरलीकरण र आर्थिक सुधारमा ध्यान केन्द्रित गर्नुहोस्
बाष्पीकरणकर्ता उत्पादन प्रक्रियामा सरलता र मितव्ययिता प्राप्त गर्न र महँगो उपकरणहरूको प्रयोगबाट बच्न, तिनीहरूले निम्न तयारी चरणहरू डिजाइन गरे:
पहिलो चरण तातो प्रेसिङ हो
तातो प्रेसिङ प्रविधि प्रयोग गरेर, अनुसन्धान टोलीले १ मिमी मोटाईको पूर्व-प्रेस गरिएको मेलामाइन फिल्म प्राप्त गर्न विभिन्न मोटाईका मेलामाइन फोमहरूलाई संकुचित गर्यो।
यस प्रक्रियाको क्रममा, नमूनाको मूल मोटाई र अन्तिम संकुचित मोटाईको अनुपात बढ्दै जाँदा, पूर्व-प्रेस गरिएको मेलामाइन फिल्मको छिद्र आकार १५० μm देखि २० μm सम्म राम्रोसँग विनियमित हुन्छ, जसले एक अद्वितीय त्रि-आयामी ग्रेडियन्ट नेटवर्क संरचना बनाउँछ।
दोस्रो चरण सतह स्प्रेइङ हो
पूर्व-प्रेस गरिएको मेलामाइन फिल्मको सतहमा ग्राफिन अक्साइड सस्पेन्सन समान रूपमा स्प्रे गर्न स्प्रे बोतल प्रयोग गर्नुहोस् । फिल्ममा ग्राफिन अक्साइडको समान वितरण प्राप्त भयो, जसले पछिको सौर्य कटौतीको लागि जग बसाल्यो।
तेस्रो चरण भनेको वायुमण्डलीय चापमा सुकाउने हो
स्प्रे गरेपछि, तिनीहरूले प्राकृतिक हावा सुकाउनको लागि फिल्मलाई सिधै हावामा राखे। यो चरणले फ्रिज सुकाउने, सुपरक्रिटिकल सुकाउने र विलायक प्रतिस्थापन जस्ता जटिल, समय-खपत र ऊर्जा-खपत तयारी प्रक्रियाहरूलाई बेवास्ता गर्दछ।
चौथो चरण भनेको सूर्यको प्रकाश कम गर्नु हो
अर्थात्, नमूनामा सूर्यको प्रकाश केन्द्रित गर्न म्याग्निफाइङ्ग ग्लास प्रयोग गर्नु। पराबैंगनी किरणहरूको कार्य अन्तर्गत, नमूना सतहको रंग द्रुत रूपमा खैरोबाट कालोमा परिवर्तन हुन्छ, जसले ग्राफिन अक्साइडलाई सफलतापूर्वक कम गरिएको ग्राफिन अक्साइडमा घटाइएको संकेत गर्दछ।
यो सौर्य ऊर्जा कटौती विधि सञ्चालन गर्न सरल र वातावरणमैत्री मात्र छैन, तर यसमा रासायनिक घटाउने एजेन्ट वा उच्च-तापमान थर्मल घटाउने प्रक्रियाहरूको प्रयोग पनि आवश्यक पर्दैन, जसले गर्दा उत्पादन लागत र वातावरणीय प्रदूषण उल्लेखनीय रूपमा कम हुन्छ।
कुशल सौर्य ऊर्जा अवशोषण र ऊर्जा क्षति न्यूनीकरणमा ध्यान केन्द्रित गर्नुहोस्
सौर्य बाष्पीकरणकर्ताहरूले सौर्य ऊर्जाको विस्तृत दायरालाई अवशोषित र तापीय ऊर्जामा रूपान्तरण गर्नु मात्र होइन, तर फैलिएको परावर्तन र तापीय विकिरणबाट हुने ऊर्जा क्षतिलाई पनि कम गर्नु पर्छ, र वातावरणबाट थप ऊर्जा कब्जा गर्नु पर्छ। सौर्य इन्टरफेसमा वाष्पीकरण प्रक्रिया तीन ऊर्जा प्रवाहहरूद्वारा नियन्त्रित हुन्छ: सौर्य ऊर्जा इनपुट, वाष्पीकरण ऊर्जा उत्पादन, र वातावरणमा फैलिएको ऊर्जा।
दुर्भाग्यवश, परम्परागत दुई-आयामी सौर्य बाष्पीकरणकर्ताहरूले वरपरको वातावरणसँग ताप आदानप्रदानको कारणले ऊर्जा अपव्यय समस्याहरूको सामना गर्छन्, जसले गर्दा आदर्श १००% सौर्य-देखि-वाष्प रूपान्तरण दक्षता प्राप्त गर्न गाह्रो हुन्छ। यसको विपरित, त्रि-आयामी सौर्य बाष्पीकरणकर्ताहरूले सौर्य-देखि-वाष्प रूपान्तरण दक्षताको सैद्धान्तिक सीमा तोड्न सक्छन्।
त्रि-आयामिक नमूनाको माथिल्लो सतहमा फैलिएको परावर्तन र थर्मल विकिरणबाट हुने ऊर्जा हानि कम गर्न, टोलीले त्रि-आयामिक सर्पिल अवतल ग्राफिन एयरजेल डिजाइन गर्यो।
यो संरचनामा उच्च अवशोषण र कम परावर्तनशीलता मात्र छैन, तर यसको छेउका भित्ताहरूले परिवेशको ताप र तलबाट फैलिएको परावर्तित तापलाई पनि अवशोषित गर्न सक्षम छन्, जसले गर्दा प्रभावकारी ऊर्जा पुन: प्राप्ति सक्षम हुन्छ।
नुन सहिष्णुता अनुकूलन र नुन क्रिस्टलाइजेसन व्यवस्थापनमा ध्यान केन्द्रित गर्नुहोस्
अर्थात्; एक अद्वितीय यातायात च्यानल डिजाइन गरेर, नुन पानीको रेडियल यातायातलाई प्रवर्द्धन गरिन्छ, जसले नुनको दिशात्मक क्रिस्टलाइजेसन निम्त्याउँछ। यो डिजाइनले बाष्पीकरणकर्ता सतहमा नुन जम्मा हुन र जम्मा हुनबाट प्रभावकारी रूपमा मात्र रोक्दैन, तर नुनको प्रभावकारी सङ्कलन र उपयोगलाई पनि महसुस गर्छ, जसले गर्दा डिसेलिनेशन प्रक्रियाको दक्षता र दिगोपनमा उल्लेखनीय सुधार हुन्छ।
विशेष गरी, तिनीहरूले पूर्व-प्रेस गरिएको मेलामाइन पोरस फिल्ममा आधारित त्रि-आयामिक ग्रेडियन्ट ग्राफिन नेटवर्क संरचना डिजाइन र तयार गरे । यो ग्रेडियन्ट ग्राफिन नेटवर्क, जुन भित्र विरल र बाहिर बाक्लो हुन्छ, रेडियल केशिका बल भिन्नता बनाउन सक्छ, जसले ब्राइनको रेडियल यातायातलाई बढावा दिन्छ। स्टीम उत्पन्न हुन जारी रहँदा, ब्राइनको रेडियल प्रवाहले बाहिरी सतह क्षेत्रमा ब्राइन सांद्रता बढाउँछ, जसले गर्दा नुन भित्री सतहको सट्टा बाहिरी सतहमा दिशात्मक रूपमा क्रिस्टलाइज हुन्छ। यो डिजाइनले बाष्पीकरणकर्ताको भित्री सतहले पर्याप्त वाष्पीकरण क्षेत्र कायम राख्छ, जसले गर्दा कुशल र स्थिर सौर्य वाष्पीकरण प्राप्त हुन्छ।
यो उल्लेखनीय छ कि बाष्पीकरणकर्ताले नुन क्रिस्टलाइजेसनको लागि यसको सम्पूर्ण बाहिरी सतह प्रयोग गर्दछ, जसले गर्दा क्रिस्टलाइजेसन क्षेत्र अन्य दिशात्मक क्रिस्टलाइजेसन बाष्पीकरणकर्ताहरू भन्दा धेरै ठूलो हुन्छ।
नुन क्रिस्टलहरू मुख्यतया प्रशस्त छिद्रहरू भएका खुकुलो प्याक गरिएका नुन क्रिस्टलहरू मिलेर बनेका हुन्छन्, जुन नुन पानीको ढुवानी र वाफ निस्कनको लागि लाभदायक हुन्छन्।
यसबाहेक, बाष्पीकरणीय शीतलन प्रभावको कारण, नुन तहको सतहको तापक्रम परिवेशको तापक्रम भन्दा कम हुन्छ। यो विशेषताले बाष्पीकरणकर्तालाई वातावरणबाट बढी ऊर्जा अवशोषित गर्न सक्षम बनाउँछ, जसले गर्दा बाष्पीकरण कार्यसम्पादनमा अझ सुधार हुन्छ।
लेख स्रोत: डीप टेक
अनुसन्धान समूह: शान्डोङ फर्स्ट मेडिकल युनिभर्सिटी टोली अनुसन्धान समूह
लेख यहाँबाट उद्धृत गरिएको छ: https://www.163.com/dy/article/J1RENDEH05119734.html
SINOYQX 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।