Studi menggambarkan sebuah novel portabel tenaga surya-sistem pengumpulan mengukus dengan origami polimer yang dapat mengumpulkan dan memurnikan air dengan biaya yang sangat rendah
Ada peningkatan permintaan global akan kebersihan air karena pertumbuhan populasi, industrialisasi dan kontaminasi serta penipisan sumber daya manusia planet sumber daya alam. Tenaga surya-mengukus adalah teknik di mana energi matahari dapat digunakan untuk memurnikan air dengan menguapkan benda yang terkontaminasi air, mengkondensasikannya kembali dan menghasilkan bersih segar air. Teknik ini merupakan teknologi ramah lingkungan yang bersih, terbarukan, dan berkelanjutan yang berpotensi mengatasi kelangkaan air bersih secara global dengan memanfaatkan sumber daya yang melimpah. tenaga surya energi. Kekuatan dan efisiensi a tenaga surya-sistem pengukusan tergantung pada desain dan pilihan bahan fototermal. Saat ini tenaga surya-teknologi pengukusan menggunakan bahan yang mahal dan besar serta memiliki efisiensi rendah dan keluaran terbatas. Tantangannya adalah meningkatkan kinerja dan menurunkan biaya untuk merancang perangkat yang ringan dan portabel tenaga surya-sistem pengukusan yang dapat langsung digunakan oleh perorangan.
Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan pada 28 Mei di advanced Material peneliti menggambarkan metode baru untuk tenaga surya mengukus dengan merancang alat portabel berbiaya rendah yang dikontrol tekanan rendah tenaga surya sistem pengumpulan uap yang dapat mengumpulkan dan memurnikan air menggunakan energi dari sinar matahari. Mereka memilih bahan polimer fototermal yang disebut Polipirol (PPy) yang bersifat konduktif, terkenal dengan sifat fototermalnya, dan menunjukkan efisiensi tinggi dalam mengubah cahaya matahari menjadi panas termal. Terinspirasi dari bunga mawar, desain unik sistem pengukus surya ini terbuat dari komposit kertas PPy origami 3D. 'Mawar PPy' yang terdiri dari lembaran hitam berlapis berbentuk kelopak dibuat melalui pelipatan origami dan polimerisasi kimia PPy. Struktur origami ini dipasang pada tabung infus kapas seperti batang yang mengumpulkan air mentah/tidak diolah dari sumber air dan menyalurkannya ke struktur mawar PPy yang ditempatkan di atasnya. Tabung infus kapas dan busa polistiren digunakan untuk mencegah kontak langsung antara bahan PPy dan air curah.
Sekali tidak diobati air mencapai kelopak, bahan PPy pada struktur bunga berubah air menjadi uap dan kotoran secara alami terpisah dari air. Selanjutnya, uap air perlu dikondensasikan dan kemudian air bersih perlu ditampung untuk digunakan. Peneliti menggunakan kondisi tekanan rendah dengan menggunakan pompa vakum portable. Hal ini terlihat secara signifikan meningkatkan laju penguapan air dan pengumpulan air. Setelah air mengembun, toples kaca pengumpul yang kompak dan kokoh dapat menyimpan air bersih dengan aman.
Origami 3D memberikan penyerapan cahaya yang jauh lebih tinggi dan meningkatkan luas permukaan air penguapan dibandingkan dengan desain planar 2D konvensional. Tingkat penguapan dan pengumpulan air meningkat sebesar 52 persen karena penurunan tekanan ruang. Origami PPy meningkatkan penguapan air sebesar 71 persen dan tingkat pengumpulan uap yang lebih tinggi juga terlihat. Efisiensi keseluruhan sistem meningkat sebesar 91.5 persen dalam satu sumber cahaya. Sistem ini diuji pada sampel dari sungai Colorado di Texas, AS. Sistem ini menghilangkan kontaminasi air dalam bentuk logam berat, bakteri, garam dan mengurangi alkalinitas sehingga menghasilkan air bersih sesuai standar minum yang ditetapkan oleh WHO.
Studi saat ini menjelaskan desain rasional baru dari sistem pengumpulan uap surya portabel berbiaya rendah dengan bahan fototermal origami 3D yang menawarkan tingkat penguapan air dan pengumpulan uap yang lebih baik. Biaya setiap struktur seperti bunga kurang dari 2 sen dan berhasil dapat menghasilkan 2 liter air bersih per jam per meter persegi. Desain ini dapat menjadi inspirasi untuk membuat model unik solar-steaming untuk produksi air bersih.
***
{Anda dapat membaca makalah penelitian asli dengan mengklik tautan DOI yang diberikan di bawah ini dalam daftar sumber yang dikutip}
Sumber (s)
Li, W. dkk. 2019. Unisistem Pengumpulan Uap Tenaga Surya Tekanan Rendah Portabel dengan Origami Polipirol. Bahan Lanjutan. http://doi.org/10.1002/adma.201900720
