По данным Организации Объединенных Наций, около одной пятой населения мира живет в районах, где не хватает воды. Поэтому срочно необходимы технологии для получения чистой воды из непригодных для питья источников — таких как морская, речная или озерная вода, а также загрязненная вода. Ученые разработали парогенератор на древесной основе, который с помощью наноматериалов, производимых бактериями, использует солнечную энергию для очистки воды. Исследование публикует журнал Nano Letters.
Солнечный парогенератор — это устройство, которое использует изобилие солнечной энергии для отделения чистой воды от загрязняющих веществ путем испарения. Ранее уже было придумано много разных версий этих устройств с различной эффективностью. Чтобы разработать лучшие солнечные парогенераторы, исследователи должны найти способы улучшить поглощение света, управление теплом, перенос воды и испарение.
Профессор Шу-Хонг Ю и его коллеги из Университета науки и технологии Китая хотели объединить все четыре улучшения в одном устройстве. Они выбрали древесину в качестве основы для своего генератора из-за его устойчивости и пористой структуры, которая обеспечивает быстрый водный транспорт.
Ученые сделали свое устройство с помощью бактерий, которые производили длинные целлюлозные нановолокна. Они же и связывали слои устройства вместе. Команда исследователей добавила бактерии на поверхность деревянного блока и позволила им бродить.
Затем ученые распыляли аэрозоль стеклянных пузырьков — крошечных полых сфер, которые обеспечивают отличную теплоизоляцию — на поверхность. Сферы стали внедряться в целлюлозные нановолокна, вырабатываемые бактериями, образуя гидрогель. Наконец, исследователи добавили углеродные нанотрубки, которые перепутались с целлюлозными нановолокнами, образовав испаряющийся верхний слой, поглощающий свет.
Устройство работает, транспортируя воду вверх через древесину к светопоглощающему слою, который нагревается солнцем. Вода испаряется, а пар собирается и конденсируется для получения чистой воды. Изолирующий слой стеклянных сфер предотвращает передачу тепла вниз через устройство и его потерю. А в это время наноразмерные структуры снижают энергию, необходимую для испарения воды. В результате, новое устройство имеет более высокую скорость испарения и эффективность, чем большинство существующих солнечных парогенераторов.
Читать также
Выяснилось, что заставило цивилизацию майя покинуть свои города
Ученые раскрыли план герпеса по заражению человека: он похож на игру cо ставками
На 3 день болезни большинство больных COVID-19 теряют обоняние и часто страдают насморком