Обеспечение чистой питьевой водой в регионах, где этот ресурс ограничен, является огромной проблемой, и мы видим множество изобретательских решений. Исследовательская группа из армии США и Университета Рочестера предлагает новую возможность, демонстрируя «супервпитывающую» алюминиевую панель, которая использует солнечную энергию для очистки воды с большой эффективностью.
Солнечная энергия оказалась популярным выбором, когда дело доходит до питания недорогих очистителей воды, а солнечный свет как уже давно известно уничтожает болезнетворные патогенные микроорганизмы, передающиеся через воду. За прошедшие годы мы рассмотрели довольно много технологий, которые используют этот процесс для производства чистой воды с помощью недорогих и портативных платформ, но исследователи последней системы говорят, что она предлагает совершенно новый уровень эффективности.
Технология начинается с обычной алюминиевой панели, которая обрабатывается ультракороткими фемтосекундными лазерными импульсами для получения поверхности с открытыми канавками, и эта поверхность становится абсолютно черного цвета. Это делает материал высокоабсорбирующим и «супер-впитывающим», позволяя ему вытягивать тонкий слой воды из резервуара вверх по поверхности металла даже против сил гравитации.
В то время как в системе рассматриваемый процесс происходит, черный материал собирает энергию от солнца и способен удерживать почти все эту энергию, чтобы нагреть воду. Структуры, вытравленные на впитывающей поверхности, затем изменяют молекулярные связи в воде, увеличивая эффективность процесса испарения, который избавляет ее от загрязняющих веществ.
В ходе испытаний группа обнаружила, что ее панель может сократить количество типичных загрязнений до уровня, который делает воду безопасной для питья. Фото: University of Rochester
«Эти три вещи вместе позволяют технологии работать лучше, чем идеальное устройство при 100-процентной эффективности», - сказал профессор Чунлей Го (Chunlei Guo), профессор оптики в Рочестерском университете. «Это простой, надежный и недорогой способ преодоления глобального водного кризиса, особенно в развивающихся странах».
В ходе испытаний группа обнаружила, что панель может сократить количество типичных загрязнений, таких как моющие средства, красители, моча, тяжелые металлы и глицерин, до уровня, который делает воду безопасной для питья. Кроме того, устройство предлагает простую очистку после использования и может быть переконфигурировано на ходу для оптимальной эффективности.
«Кроме того, поскольку мы используем поверхность с открытыми канавками, ее очень легко чистить, просто распыляя на нее воду из пульверизатора», - говорит Го. «Самым большим преимуществом является то, что угол панелей можно непрерывно регулировать так, чтобы он был направлен прямо к солнцу, когда оно поднимается, а затем перемещается по небу перед установкой - максимизируя поглощение энергии».
Визуализация водоочистной алюминиевой панели. Фото: University of Rochester
Исследование было опубликовано в журнале Nature Sustainability, в то время как видео ниже предоставляет обзор устройства экологически безвредной очистки воды с использованием металла, обработанного лазером:
Источник: New Atlas / US Army, University of Rochester
