Солнечные дистилляторы представляют собой разумное и простое средство очистки грязной или соленой воды, но работают они довольно медленно. В новом исследовании было показано, что новый материал повышает их производительность, и он сделан из фруктовых отходов, которые в противном случае были бы выброшены.
В своей самой простой форме обычный солнечный дистиллятор состоит из емкости с непригодной для питья воды, которая находится под прозрачной крышкой. Вода испаряется, нагреваясь на солнце, конденсируясь на внутренней поверхности крышки. Этот конденсат — без примесей, чистая вода — стекает по крышке и собирается в отдельный сосуд для питья.
Чтобы быстрее нагревать грязную/соленую воду, ученые разработали материалы, которые плавают на ее поверхности, превращая солнечный свет в тепло. И хотя эти материалы изготавливаются из различных ингредиентов, в них обычно используется углерод, полученный из угля.
В поисках менее дорогостоящей и более экологичной альтернативы, доцент Эдисон Анг (Edison Ang) и его коллеги из Наньянского технологического университета в Сингапуре искали то, что не нужно добывать, что можно взять бесплатно, и что в противном случае просто было бы утилизировано – фруктовые отходы. В частности, ученые опробовали кокосовую шелуху, апельсиновую и банановую кожуру.
В простом двухэтапном процессе карбонизации фруктовые отходы нагревали до 850°C в течение нескольких часов и смешивали с молибденовым реагентом. Это превратило отходы в листы двумерного карбида молибдена, который принадлежит к семейству металлов, известных как MXenes. Помимо прочего, MXenes гидрофильны (притягивают воду) и обладают очень высокой эффективностью преобразования света в тепло.
Более пристальный взгляд на солнечный дистиллятор используемый в исследовании. Фото: Nanyang Technological University.
При испытаниях в небольшом солнечном дистилляторе квадратные листы фототермического карбида молибдена оказались очень эффективными при преобразовании солнечного света в тепло, в результате чего лежащая под ними вода, имитирующая морскую воду, испарялась гораздо быстрее, чем в противном случае. А поскольку материал очень пористый, капли водяного пара могли подниматься прямо сквозь него, впоследствии конденсируясь на внутренней стороне крышки дистиллятора.
Материал, полученный из кокосовой шелухи, работал лучше всего, так как он преобразовывал солнечный свет в тепло с коэффициентом полезного действия 94%.
Анг и его команда в настоящее время продолжают развивать технологию и ищут отраслевых партнеров, которые помогут с ее коммерциализацией.
Источник: Nanyang Technological University.
