Ystyrir anweddiad rhyngwynebol a yrrir gan yr haul (SIE) yn un o'r technolegau mwyaf addawol i liniaru prinder dŵr croyw oherwydd ei allu i ddefnyddio ynni'r haul yn effeithlon i gynhyrchu dŵr croyw. Yn ogystal, mae gan anweddyddion solar fanteision unigryw wrth drin dŵr gwastraff halen crynodedig . Dim ond crisialau halen y mae'r broses anweddu yn eu cynhyrchu fel sgil-gynnyrch, gan gyflawni dim gollyngiad hylif. Fodd bynnag, bydd cronni halen yn yr anweddydd yn rhwystro amsugno golau ac yn effeithio ar ddianc stêm, gan arwain yn y pen draw at ostyngiad ym mherfformiad anweddu'r anweddydd neu hyd yn oed fethiant.
Er mwyn lleddfu’r broblem hon, mae rhai ymchwilwyr wedi cynnig strategaeth “cylchrediad halen”. Hynny yw, mae llwybr cylchrediad wedi'i gynllunio ar gyfer yr ateb i ganiatáu i ïonau halen lifo'n ôl i'r heli, a thrwy hynny atal halen rhag crisialu ar yr wyneb anweddu, a thrwy hynny gyflawni anweddiad parhaus a sefydlog. Fodd bynnag, bydd y dull hwn yn achosi i halltedd yr ateb gynyddu, ac mae'r broblem o grisialu halen yn dal i fod yn anochel.
Ateb arall yw'r strategaeth “graeanu”. Hynny yw, mae'r strwythur yn cael ei reoleiddio fel bod yr halen yn cael ei grisialu'n ffafriol yn yr ardal nad yw'n anweddu, a thrwy hynny leihau effaith crisialu halen ar berfformiad anweddu, a thrwy hynny gyflawni casgliad ar yr un pryd o halen a dŵr ffres. Fodd bynnag, mae'r strategaeth “graeanu” yn dal i wynebu rhai heriau difrifol o ran ei chymhwyso'n ymarferol.
Yn gyntaf, mae cludiant heli un dimensiwn yn cyfyngu ar allu amsugnol, gan leihau'r gyfradd anweddu gyffredinol yn sylweddol. Yn ail, mae'r strategaeth grisialu halen yn gofyn am gael gwared ar grisialau halen yn rheolaidd, sy'n anodd disgyn yn awtomatig o wyneb yr anweddydd oherwydd eu hadlyniad cryf. Os na chaiff yr halen a adneuwyd ei dynnu mewn pryd, mae'n anochel y bydd y perfformiad anweddu yn cael ei leihau. Yn ogystal, mae llawer o anweddyddion solar effeithlonrwydd uchel yn gofyn am brosesau paratoi peryglus neu sy'n cymryd llawer o amser, megis triniaethau gwres pwysedd uchel, gwactod isel neu dymheredd uchel.
Felly, mae datblygu anweddydd solar gwydn i gyflawni anweddiad dŵr a chasglu halen hirdymor, effeithlon a sefydlog trwy broses baratoi syml ar gyfer dihalwyno hylif sero yn nod gwyddonol nas cyflawnwyd.
Yn seiliedig ar yr heriau uchod, paratôdd tîm ymchwil Prifysgol Feddygol Gyntaf Shandong anweddydd aergel troellog graddiant tri dimensiwn graphene, a all gyflawni anweddiad solar effeithlon o ddŵr halen crynodiad uchel a chyflawni gollyngiadau hylif sero.
Er mwyn bodloni gofynion llym anweddyddion solar o ran amsugno solar effeithlon, defnydd llawn o ynni, ymwrthedd halen rhagorol a sefydlogrwydd hirdymor, mae dyluniad y prosiect yn canolbwyntio'n bennaf ar y pedwar pwynt allweddol canlynol:
Canolbwyntiwch ar ddyluniad strwythurol a gwella sefydlogrwydd cemegol
Mae angen i'r anweddydd fod â strwythur rhwydwaith cryf a sefydlogrwydd cemegol, sy'n hanfodol i gyflawni dadhalltu solar hirdymor, effeithlon a sefydlog. Felly, dewison nhw ewyn melamin cost isel, uwch-hydroffilig, mandylledd uchel a gwydnwch uchel fel sgerbwd cynnal yr anweddydd solar.
Yna buont yn astudio priodweddau mecanyddol aerogels graphene gydag ewyn melamin fel y sgerbwd mewn sawl modd, gan gynnwys cywasgu, plygu a thensiwn, i werthuso eu priodweddau mecanyddol yn gynhwysfawr.
Er mwyn gwirio ymhellach ei gadernid a'i wydnwch o dan amodau cymhwyso gwirioneddol, cynhaliodd y tîm ymchwil brofion o dan amrywiaeth o amodau eithafol.
Yn benodol, fe wnaethant blygu'r sampl dro ar ôl tro 20 gwaith mewn aer a dŵr, ei socian mewn toddiannau asidig ac alcalïaidd , a'i osod mewn amgylcheddau llym fel tymheredd uchel a chymysgu uwchsonig.
Ar ôl y profion trylwyr hyn, ni chanfuwyd unrhyw newidiadau sylweddol yn ymddangosiad a microstrwythur y sampl, a ddangosodd yn llawn ei wydnwch a'i sefydlogrwydd strwythurol rhagorol.
Canolbwyntio ar symleiddio a gwella economaidd prosesau gweithgynhyrchu
Er mwyn cyflawni symlrwydd ac economi yn y broses weithgynhyrchu anweddydd ac osgoi defnyddio offer drud, fe wnaethant ddylunio'r camau paratoi canlynol:
Y cam cyntaf yw gwasgu poeth
Gan ddefnyddio technoleg gwasgu poeth, cywasgodd y tîm ymchwil ewynau melamin o wahanol drwch i gael ffilm melamin wedi'i wasgu ymlaen llaw gyda thrwch o 1mm.
Yn ystod y broses hon, wrth i gymhareb trwch gwreiddiol y sampl i'r trwch cywasgedig terfynol gynyddu, mae maint mandwll y ffilm melamin wedi'i gwasgu ymlaen llaw yn cael ei reoleiddio'n fân o 150 μ m i 20 μ m , gan ffurfio strwythur rhwydwaith graddiant tri dimensiwn unigryw.
Yr ail gam yw chwistrellu wyneb
Defnyddiwch botel chwistrellu i chwistrellu'r ataliad ocsid graffen yn gyfartal ar wyneb y ffilm melamin wedi'i gwasgu ymlaen llaw . Cyflawnwyd dosbarthiad unffurf o ocsid graffen yn y ffilm, a osododd y sylfaen ar gyfer gostyngiad solar dilynol.
Y trydydd cam yw sychu pwysau atmosfferig
Ar ôl chwistrellu, maent yn gosod y ffilm yn uniongyrchol yn yr awyr ar gyfer sychu aer naturiol. Mae'r cam hwn yn osgoi'r prosesau paratoi cymhleth, sy'n cymryd llawer o amser ac sy'n cymryd llawer o ynni, megis rhewi-sychu, sychu uwch-gritigol ac ailosod toddyddion.
Y pedwerydd cam yw lleihau golau'r haul
Hynny yw, defnyddio chwyddwydr i ganolbwyntio golau'r haul ar y sampl. O dan weithred pelydrau uwchfioled, mae lliw wyneb y sampl yn newid yn gyflym o frown i ddu, gan ddangos bod y graphene ocsid wedi'i leihau'n llwyddiannus i lai o ocsid graphene.
Mae'r dull lleihau solar hwn nid yn unig yn syml i'w weithredu ac yn gyfeillgar i'r amgylchedd, ond hefyd nid oes angen defnyddio asiantau lleihau cemegol na phrosesau lleihau thermol tymheredd uchel, gan leihau costau cynhyrchu a llygredd amgylcheddol yn sylweddol.
Canolbwyntiwch ar amsugno ynni solar yn effeithlon a lleihau colledion ynni
Rhaid i anweddyddion solar nid yn unig amsugno a throsi ystod eang o ynni solar yn ynni thermol, ond hefyd lleihau colledion ynni a achosir gan adlewyrchiad gwasgaredig ac ymbelydredd thermol, a dal ynni ychwanegol o'r amgylchedd. Mae'r broses anweddu yn y rhyngwyneb solar yn cael ei reoli gan dri fflwcs ynni: mewnbwn ynni solar, allbwn ynni anweddu, ac ynni sy'n cael ei wasgaru i'r amgylchedd.
Yn anffodus, mae anweddyddion solar dau ddimensiwn confensiynol yn wynebu materion afradu ynni oherwydd cyfnewid gwres â'r amgylchedd cyfagos, gan ei gwneud hi'n anodd cyflawni'r effeithlonrwydd trosi solar-i-stêm delfrydol o 100%. Mewn cyferbyniad, gall anweddyddion solar tri dimensiwn dorri terfyn damcaniaethol effeithlonrwydd trosi solar-i-stêm.
Er mwyn lleihau'r golled ynni a achosir gan adlewyrchiad gwasgaredig ac ymbelydredd thermol ar wyneb uchaf y sampl tri dimensiwn, dyluniodd y tîm aerogel graphene ceugrwm troellog tri dimensiwn.
Mae gan y strwythur hwn nid yn unig amsugnedd uwch ac adlewyrchedd is, ond mae ei waliau ochr hefyd yn gallu amsugno gwres a gwres amgylchynol a adlewyrchir yn wasgaredig o'r gwaelod, gan alluogi adferiad ynni effeithiol.
Canolbwyntiwch ar optimeiddio goddefgarwch halen a rheoli crisialu halen
Hynny yw; trwy ddylunio sianel drafnidiaeth unigryw, hyrwyddir cludiant rheiddiol heli, sy'n arwain at grisialu halen yn gyfeiriadol. Mae'r dyluniad hwn nid yn unig yn atal halen yn effeithiol rhag dyddodi a chlocsio ar wyneb yr anweddydd, ond hefyd yn sylweddoli bod halen yn cael ei gasglu a'i ddefnyddio'n effeithiol, gan wella'n sylweddol effeithlonrwydd a chynaliadwyedd y broses dihalwyno.
Yn benodol, fe wnaethant ddylunio a pharatoi strwythur rhwydwaith graffen graddiant tri dimensiwn yn seiliedig ar ffilm mandyllog melamin wedi'i gwasgu ymlaen llaw . Gall y rhwydwaith graffen graddiant hwn, sy'n denau y tu mewn ac yn drwchus y tu allan, ffurfio gwahaniaeth grym capilarïau rheiddiol, sy'n hyrwyddo cludo rheiddiol heli. Wrth i stêm barhau i gael ei gynhyrchu, mae llif rheiddiol heli yn cynyddu crynodiad yr heli yn yr arwyneb allanol, gan achosi i'r halen grisialu'n gyfeiriadol ar yr wyneb allanol yn hytrach na'r wyneb mewnol. Mae'r dyluniad hwn yn sicrhau bod arwyneb mewnol yr anweddydd yn cynnal digon o arwynebedd anweddu, a thrwy hynny gyflawni anweddiad solar effeithlon a sefydlog.
Mae'n werth nodi bod yr anweddydd yn defnyddio ei wyneb allanol cyfan ar gyfer crisialu halen, gan wneud yr ardal grisialu yn llawer mwy nag anweddyddion crisialu cyfeiriadol eraill.
Mae crisialau halen yn bennaf yn cynnwys crisialau halen wedi'u pacio'n rhydd gyda digonedd o fandyllau, sy'n fuddiol i gludo heli a rhyddhau stêm.
Ar ben hynny, oherwydd yr effaith oeri anweddol, mae tymheredd wyneb yr haen halen yn is na'r tymheredd amgylchynol. Mae'r nodwedd hon yn galluogi'r anweddydd i amsugno mwy o egni o'r amgylchedd, gan wella perfformiad anweddu ymhellach.
Ffynhonnell yr erthygl: Deep Tech
Y grŵp ymchwil: Grŵp Ymchwil Tîm Prifysgol Feddygol Gyntaf Shandong
Dyfynnir yr erthygl o: https://www.163.com/dy/article/J1RENDEH05119734.html
Am ragor o wybodaeth am Ewyn Melamin SINOYQX, cysylltwch â ni yn [email protected] neu anfonwch neges atom: +86-28-8411-1861.
Mae rhai lluniau a thestunau yn cael eu hatgynhyrchu o'r Rhyngrwyd, ac mae'r hawlfraint yn eiddo i'r awdur gwreiddiol. Os oes unrhyw dor-rheol, cysylltwch â ni i ddileu.