O novo nanocompósito melhora a evaporação solar para purificação de água

A escassez global de água potável é um problema grave para os seres humanos. A purificação da água consome uma grande quantidade de energia fóssil e gera poluição secundária.
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A evaporação interfacial solar-térmica tem sido considerada a estratégia mais promissora para resolver esse problema. No entanto, o desenvolvimento de um material otimizado com conversão eficiente de vapor solar e boa tolerância ambiental ainda permanece desafiador.

Pesquisadores do Instituto de Engenharia de Processos (IPE) da Academia Chinesa de Ciências desenvolveram um nanocompósito de TA2O5/C amorfo ultra estável com uma estrutura multissellada (HOMs) para evaporação solar, que pode melhorar a eficiência da purificação de água.

O estudo foi publicado em materiais avançados em 29 de outubro.

"O controle atômico e de composição preciso no bloco de construção de Homs percebe uma estrutura indireta de bandGAP com estados de energia abundantes ao redor do nível de Fermi, o que aumenta o relaxamento não -radiativo para facilitar a conversão fototérmica", disse o Prof. Wang Dan, o autor correspondente do estudo, "A estrutura multissellada exclusiva pode melhorar com eficiência a absorção de luz como um corpo negro".

HOMS diminui a energia necessária para a evaporação da água. Os resultados da simulação mostram que o HOMS estabelece um gradiente de campo térmico, fornecendo assim a força motriz para a evaporação de vapor.

"HOMS também beneficia o transporte de água", disse Wang, "as cavidades confinadas em HOMs promovem a difusão da água líquida devido ao efeito capilar de bombeamento, e os nanoporos em HOMs induzem moléculas de água a evaporar na forma de aglomerados, permitindo assim a evaporação com menos entalpia . "

Com fotoabsorção altamente eficiente e conversão fototérmica, uma velocidade de evaporação super rápida de 4,02 kg M-2H-1 foi alcançada. A velocidade de evaporação mal mudou após 30 dias e sem acúmulo de sal, indicando uma estabilidade a longo prazo.

Notavelmente, a concentração de pseudovírus SC2-P pode ser diminuída em seis ordens de magnitude após a evaporação.

Este compósito amorfo TA2O5/C é prontamente fabricado, transportado, armazenado e reciclado. Pode ser aplicado à purificação da água do mar, ou à água contendo metal pesado ou bactérias, obtendo água potável que atenda ao padrão da Organização Mundial da Saúde.

Os cientistas do IPE estão preparando um protótipo de dessalinização da água do mar para os moradores em ilhas isoladas.