Une structure multicoque creuse inorganique amorphe a été adoptée pour une collecte efficace de l'eau potable. Crédit :Yang Nailiang
La pénurie mondiale d'eau potable est un grave problème pour les humains. La purification de l'eau consomme une grande quantité d'énergie fossile et génère une pollution secondaire.
L'évaporation interfaciale solaire-thermique a été considérée comme la stratégie la plus prometteuse pour résoudre ce problème. Cependant, le développement d'un matériau optimisé offrant à la fois une conversion solaire-vapeur efficace et une bonne tolérance environnementale reste un défi.
Des chercheurs de l'Institut de génie des procédés (IPE) de l'Académie chinoise des sciences ont mis au point un Ta2 amorphe ultra-stable O5 /C nanocomposite avec une structure multicoque creuse (HoMS) pour l'évaporation solaire, qui peut améliorer l'efficacité de la purification de l'eau.
L'étude a été publiée dans Advanced Materials le 29 octobre.
"Le contrôle atomique et de composition précis dans le bloc de construction de HoMS réalise une structure de bande interdite indirecte avec des états d'énergie abondants autour du niveau de Fermi, ce qui améliore la relaxation non radiative pour faciliter la conversion photothermique", a déclaré le professeur Wang Dan, l'auteur correspondant de l'étude, "La structure multicoque creuse unique peut améliorer efficacement l'absorption de la lumière comme un corps noir."
HoMS diminue l'énergie nécessaire à l'évaporation de l'eau. Les résultats de simulation montrent que HoMS établit un gradient de champ thermique, fournissant ainsi la force motrice pour l'évaporation de la vapeur.
"HoMS profite également au transport de l'eau", a déclaré Wang, "Les cavités confinées dans HoMS favorisent la diffusion de l'eau liquide en raison de l'effet de pompage capillaire, et les nanopores dans HoMS induisent l'évaporation des molécules d'eau sous forme de grappes, permettant ainsi une évaporation avec moins d'enthalpie ."
Avec une photoabsorption et une conversion photothermique très efficaces, une vitesse d'évaporation ultra-rapide de 4,02 kg m -2 h -1 a été achevé. La vitesse d'évaporation a à peine changé après 30 jours, et sans accumulation de sel, indiquant une stabilité à long terme.
Notamment, la concentration de pseudovirus SC2-P pourrait être diminuée de six ordres de grandeur après évaporation.
Ce Ta2 amorphe O5 Le composite /C est facilement fabriqué, transporté, stocké et recyclé. Il peut être appliqué à la purification de l'eau de mer, ou de l'eau contenant des métaux lourds ou des bactéries, obtenant une eau potable répondant à la norme de l'Organisation mondiale de la santé.
Les scientifiques de l'IPE préparent un prototype de dessalement d'eau de mer pour les habitants des îles isolées. Les mécanismes d'amélioration du flux d'évaporation à travers les nanocanaux
