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June 16, 2023
El nuevo nanocompuesto mejora la evaporación solar para la purificación del agua
La escasez de agua potable global es un problema grave para los humanos. La purificación de agua consume una gran cantidad de energía fósil y genera contaminación secundaria. La evaporación interfacial solar-térmica se ha considerado la estrategia más prometedora para abordar este problema. Sin embargo, desarrollar un material optimizado con conversión eficiente de vapor solar y buena tolerancia ambiental sigue siendo desafiante.
Investigadores del Instituto de Ingeniería de Procesos (IPE) de la Academia de Ciencias de China han desarrollado un nanocompuesto de Ta2O5/C amorfo ultra estable con una estructura múltiple hueca (HOM) para la evaporación solar, que puede mejorar la eficiencia de la purificación del agua.
El estudio fue publicado en Advanced Materials el 29 de octubre.
"El control atómico y de composición preciso en el bloque de construcción de HOMS realiza una estructura de banda de banda indirecta con abundantes estados de energía alrededor del nivel de Fermi, lo que mejora la relajación no radiativa para facilitar la conversión fototérmica", dijo el profesor Wang Dan, el autor correspondiente del estudio, "La estructura múltiple hueca única puede mejorar eficientemente la absorción de la luz como un cuerpo negro".
HOMS disminuye la energía requerida para la evaporación del agua. Los resultados de la simulación muestran que HOMS establece un gradiente de campo térmico, proporcionando así la fuerza impulsora para la evaporación de vapor.
"HOMS también beneficia al transporte de agua", dijo Wang, "Las cavidades confinadas en HOMS promueven la difusión del agua líquida debido al efecto de bombeo capilar, y los nanoporos en los homs inducen moléculas de agua a evaporarse en forma de grupos, lo que permite la evaporación con menos entalpía con menos entalpía "
Con fotoabsorción altamente eficiente y conversión fototérmica, se ha logrado una velocidad de evaporación súper rápida de 4.02 kg M-2H-1. La velocidad de evaporación apenas cambió después de 30 días, y sin acumulación de sal, lo que indica una estabilidad a largo plazo.
En particular, la concentración de pseudovirus SC2-P podría disminuir en seis órdenes de magnitud después de la evaporación.
Este compuesto amorfo TA2O5/C se fabrica fácilmente, transporta, almacena y recicla. Se puede aplicar a la purificación del agua de mar, o al agua que contiene metales pesados o bacterias, obteniendo agua potable que cumpla con el estándar de la Organización Mundial de la Salud.
Los científicos de IPE están preparando un prototipo de desalinización del agua de mar para los residentes en islas aisladas.
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