Forskare har upptäckt att en innovativ soldriven enhet skulle kunna revolutionera hur vi hanterar de växande vatten- och energiutmaningarna som plågar vår planet. Det är en flytande solcellsenhet som renar vatten och vätgasenergi genom att omvandla förorenat vatten och förorenat havsvatten till inte bara säkert dricksvatten utan även rent vätgasbränsle. Visst är det fantastiskt!
Forskare vid University of Cambridge har utvecklat en hybridanordning som är inspirerad av fotosyntes, den process som växter använder för att omvandla solljus till mat. Denna prototyp, till skillnad från det "konstgjorda bladet" som förlitar sig på rent vatten för att producera grönt väte, är mycket mer mångsidig. Forskarna kunde faktiskt framgångsrikt genomföra tester på floden Cams vatten i centrala Cambridge, och resultaten var lovande.
Apparatens innovativa funktion är dess förmåga att kombinera produktion av solbränsle med vattenrening. Dr. Chanon Pornrungroj och Ariffin Mohamad Annuar , medförfattare från Yusuf Hamieds kemiinstitution i Cambridge, förklarar att soldriven vattendelning är metoden att bryta ner vatten till väte och syre, vilket vanligtvis kräver rent vatten. Annars kan föroreningar potentiellt skada katalysatorn eller initiera oönskade kemiska reaktioner.
Enligt Ariffin Mohamad Annuar, en av studiens medförfattare, är designen inte bara enkel, utan också mycket effektiv när det gäller att rena vatten från en mängd olika källor.
”I avlägsna eller utvecklingsländer, där rent vatten är relativt knappt och den infrastruktur som krävs för vattenrening inte är lättillgänglig, är vattendelning extremt svårt. En anordning som skulle kunna fungera med förorenat vatten skulle kunna lösa två problem samtidigt: den skulle kunna dela vatten för att tillverka rent bränsle, och den skulle kunna tillverka rent dricksvatten”, sa Ariffin Mohamad.
Enligt denna studie uppvisade enheten anmärkningsvärd hållbarhet genom att fungera smidigt och tillförlitligt i både havsvatten och förorenat vatten i över 154 timmar (cirka 6 och en halv dag).
Dr. Chanon Pornrungroj sa: ”Det är så tolerant mot föroreningar, och den flytande designen gör att substratet kan fungera i mycket grumligt eller lerigt vatten. Det är ett mycket mångsidigt system.”
”Den ljusdrivna processen för att tillverka solbränslen använder bara en liten del av solspektrumet – det finns en hel del av spektrumet som inte används”, sa Mohamad Annuar.
Professor Erwin Reisner förklarade: ”Klimatkrisen och frågor kring föroreningar och hälsa är nära sammankopplade, och att utveckla en strategi som skulle kunna bidra till att ta itu med båda skulle vara revolutionerande för så många människor.”
Professor Erwin Reisner varnade för att även om enheten fortfarande är i de tidiga utvecklingsstadierna, visar den mycket lovande.
Se även : Vätgaseran: Insikter i den kommande energiomvandlingen i USA
Processen
En UV-ljusabsorberande panel installerades på en flytande solånggenerator , vilket gör det möjligt att utnyttja solens energi för att rena förorenat eller saltvatten och skapa grönt väte.
Instrumentet innehåller ett kolnät som är strukturerat i nanoskala och inkluderar en fotokatalysator. Detta innovativa nät absorberar effektivt både ljus och värme och producerar den nödvändiga vattenångan för vätegenerering.
Dessutom har den en anmärkningsvärd vattenavvisande behandling som gör att den flyter utan ansträngning samtidigt som den skyddar sin optimala funktion från eventuella föroreningar.
Ett imponerande genombrott är dess förmåga att effektivt utnyttja solspektrumet. Genom att införliva ett UV-absorberande lager på toppen möjliggör den produktion av väte, medan resten av solspektrumet riktas mot botten för att förånga vatten för rening. Denna unika dubbla process imiterar noggrant funktionerna hos ett riktigt löv och integrerar sömlöst väteproduktion med transpirationsprocessen.
Potentiella användningar
Den flytande PV-enheten för att rengöra vatten- och väteenergi kan hjälpa till att lösa globala energi- och vattenproblem.
Många människor lagar mat med skadliga bränslen, vilket resulterar i över tre miljoner dödsfall varje år. Den här apparaten har potential att åtgärda problemet och matlagning med vätgas är ett säkrare alternativ.
Enhetens off-grid-funktionalitet gör den exceptionellt värdefull i områden med knappa resurser . Denna enhet är särskilt fördelaktig med tanke på att cirka 2 miljarder individer saknar tillgång till rent dricksvatten, medan 775 miljoner människor världen över lever utan el.
Teamet är övertygade om att deras design, enkel men mycket effektiv, kan anpassas till olika vattenkällor . Den är inte bara skicklig på att hantera föroreningar, utan den utmärker sig också i att bearbeta vatten, oavsett grumlighet eller lera.
Enligt professor Erwin Reisner, som ledde studien, är den nuvarande enheten bara början. Men den här typen av lösningar är absolut nödvändiga för att skapa en hållbar framtid och samtidigt ta itu med de akuta problemen med klimatförändringar, föroreningar och hälsofrågor.
Källa : Hybrida fototermiska fotokatalysatorark för soldriven total vattendelning kopplad till vattenrening
