Солнечный парогенератор – это устройство, которое использует обильную энергию солнца для отделения чистой воды от загрязняющих веществ путем испарения. Было разработано множество различных версий этих устройств с разной эффективностью.
Чтобы разработать более совершенные солнечные парогенераторы, исследователи должны найти способы улучшить поглощение света, управление теплом, транспортировку воды и испарение. Шу-Хун Ю и его коллеги из Китайского университета науки и технологий хотели объединить все четыре улучшения в одном устройстве.
Они выбрали дерево в качестве основы для своего генератора из-за его устойчивости и пористой структуры, которая позволяет быстро перемещаться по воде.
Исследователи создали свое устройство с помощью бактерий, которые произвели длинные нановолокна целлюлозы, которые связали слои устройства вместе. Команда добавила бактерии на поверхность деревянного бруска и позволила им ферментироваться. Затем они распыляли на поверхность аэрозоль из стеклянных пузырьков – крошечных полых сфер, обеспечивающих отличную теплоизоляцию.
Стеклянные пузырьки внедрились в нановолокна целлюлозы, продуцируемые бактериями, образуя гидрогель. Наконец, исследователи добавили углеродные нанотрубки, которые сцепились с нановолокнами целлюлозы, образуя светопоглощающий и испаряющий воду верхний слой. Устройство работает, транспортируя воду вверх через древесину к светопоглощающему слою, который нагревается солнцем.
Вода испаряется, а пар собирается и конденсируется для получения чистой воды. Изолирующий слой из стеклянных пузырьков предотвращает передачу тепла вниз через устройство и потерю, а наноразмерные структуры снижают энергию, необходимую для испарения воды.
В результате новое устройство имеет более высокую скорость испарения и эффективность, чем большинство существующих солнечных парогенераторов.