કાળી ટેકનોલોજી! જ્યારે સૂર્ય ચમકે છે, ત્યારે સ્વચ્છ પાણી ઉપલબ્ધ છે! આ અદ્ભુત સામગ્રી, અમે તમને રજૂ કરીએ છીએ!

સામાજિક વિકાસ માટે મીઠા પાણીની અછત એક ગંભીર પડકાર બની રહી છે. એવું નોંધાયું છે કે વિશ્વની 29% વસ્તીને પીવાના પાણીનો અભાવ છે, અને વસ્તી વૃદ્ધિ અને પર્યાવરણીય સમસ્યાઓને કારણે સ્વચ્છ પાણીની માંગ હજુ પણ વધી રહી છે. કોરોનાવાયરસ રોગ (નિયોકોરોનાવાયરસ ન્યુમોનિયા) ના વર્તમાન ફાટી નીકળવાના સંદર્ભમાં સ્વચ્છતા સાથે સંકળાયેલ સ્વચ્છ પાણી ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે. સૌર-સંચાલિત પાણીનું બાષ્પીભવન એ એકમાત્ર ઉર્જા ઇનપુટ તરીકે સૂર્યપ્રકાશનો ઉપયોગ કરીને દરિયાઈ પાણી અને ગંદા પાણીમાંથી સ્વચ્છ પાણી ઉત્પન્ન કરવા માટે સૌથી આશાસ્પદ તકનીકોમાંની એક માનવામાં આવે છે. આ તકનીક સૌર શોષકો પર ખૂબ આધાર રાખે છે, જે સૌર ઊર્જાને ગરમીમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે બાષ્પીભવક તરીકે કાર્ય કરે છે જેથી વરાળ ઉત્પન્ન થાય. ઉચ્ચ પાણી બાષ્પીભવન દર અને સૌર ગરમી રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરવા માટે, આદર્શ સામગ્રીમાં સૌર સ્પેક્ટ્રમના મોટા ભાગનો કાર્યક્ષમ રીતે ઉપયોગ કરવા માટે શોષણની વિશાળ શ્રેણી, ગરમીના નુકસાનને દબાવવા માટે ઓછી થર્મલ વાહકતા અને કાર્યક્ષમ પાણી પરિવહન માટે ત્રિ-પરિમાણીય (3D) છિદ્રાળુ ચેનલો હોવી જોઈએ. અત્યાર સુધી, વૈજ્ઞાનિકોએ કાર્બન (દા.ત., ગ્રાફીન અથવા કાર્બન નેનોટ્યુબ), પોલિમર, ધાતુઓ અને ધાતુના ઓક્સાઇડ અને તેમના સંકર, વગેરે પર આધારિત વિવિધ ફોટોથર્મલ સામગ્રી વિકસાવ્યા છે.

તાજેતરના વર્ષોમાં વૈજ્ઞાનિકો શોધખોળ કરવા અને ઘણી સફળતાઓ મેળવવા માટે સખત મહેનત કરી રહ્યા છે, તો ચાલો તાજેતરના વર્ષોમાં ફોટોથર્મલ સ્વચ્છ પાણી ઉત્પાદનમાં સંશોધન પ્રગતિ વિશે કેટલાક સ્થાનિક પ્રકાશનોમાંથી શીખીએ.

1. કુદરત સંદેશાવ્યવહાર: છોડના પાંદડા સૌર-સંચાલિત, ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળા પાણી શુદ્ધિકરણને પ્રેરણા આપે છે

કુદરતી વેસ્ક્યુલર છોડના પાંદડા ઓસ્મોટિક દબાણ, બાષ્પોત્સર્જન અને ઉત્સર્જનમાં તફાવત પર આધાર રાખે છે જેથી સૂર્યપ્રકાશ દ્વારા સંચાલિત ટનબંધ સ્વચ્છ પાણી ઉત્પન્ન થાય છે. આનાથી પ્રેરિત થઈને, કિંગહુઆ યુનિવર્સિટીના ચુન લીના જૂથના સંશોધકોએ કાર્યક્ષમ પાણી શુદ્ધિકરણ અને ઉત્પાદન માટે સૂર્યપ્રકાશ-સંચાલિત શુદ્ધિકરણનો અહેવાલ આપ્યો છે. આ સૂર્યપ્રકાશ-સંચાલિત શુદ્ધિકરણમાં નકારાત્મક તાપમાન-પ્રતિભાવશીલ પોલી(N-આઇસોપ્રોપીલાએક્રીલામાઇડ) હાઇડ્રોજેલ (PN) છે જે સુપરહાઇડ્રોફિલિક મેલામાઇન ફોમ બેકબોન પર લંગરાયેલ છે અને બહાર PNIPAm-સંશોધિત ગ્રાફીન (PG) ફિલ્ટર પટલ સાથે કોટેડ છે. મોલેક્યુલર ડાયનેમિક્સ સિમ્યુલેશન અને પ્રાયોગિક પરિણામો દર્શાવે છે કે પ્રમાણમાં કઠોર મેલામાઇન બેકબોનની સુપરહાઇડ્રોફિલિક પ્રકૃતિએ PNPG-F શુદ્ધિકરણના સોજો/ડી-સ્વિલિંગ દરને નોંધપાત્ર રીતે વેગ આપ્યો છે. સમાન સૂર્યપ્રકાશ તીવ્રતા ઇરેડિયેશન હેઠળ, આ તર્કસંગત રીતે રચાયેલ રચનાએ બાષ્પીભવન અને ટપક ઉમેરણના સિનર્જિસ્ટિક પ્રભાવો દ્વારા બ્રિન ફીડમાંથી એક PNPG-F માટે 4.2 kg/m2/h સંગ્રહ અને > 99% આયન દૂર કરવાનું પ્રદાન કર્યું. લેખક વિવિધ જળ શુદ્ધિકરણ એપ્લિકેશનોમાં આ અત્યંત કાર્યક્ષમ સૂર્યપ્રકાશ-સંચાલિત સિસ્ટમ માટે મોટી સંભવિત એપ્લિકેશનોની કલ્પના કરે છે. આ અભ્યાસ નેચર સબજર્નલ નેચર કોમ્યુનિકેશન્સમાં "ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળા સ્વચ્છ પાણી ઉત્પાદન માટે છોડના પાંદડાઓથી પ્રેરિત સૂર્યપ્રકાશ-સંચાલિત શુદ્ધિકરણ" શીર્ષક હેઠળ પ્રકાશિત થયો હતો.

2. વિજ્ઞાનની પ્રગતિ: સૌર જળ શુદ્ધિકરણ માટે પ્રકાશ-શોષક હાઇડ્રોજેલ્સના ઉચ્ચ હાઇડ્રેટેબલ પોલિમર નેટવર્ક

પાણી શુદ્ધિકરણ માટે સૌર પાણીનું બાષ્પીભવન મીઠા પાણીના ઉત્પાદન માટે એક આશાસ્પદ ટેકનોલોજી છે. જોકે, સૌર વરાળનું ઉત્પાદન ઉર્જા સઘન છે, જેના પરિણામે કુદરતી દિવસના પ્રકાશમાં પાણીનું ઉત્પાદન ઓછું થાય છે. તેથી, નવી સામગ્રી વિકસાવવાની ખૂબ જરૂર છે જે પાણીની બાષ્પીભવન માટે ઉર્જા માંગ ઘટાડી શકે અને સૌર પાણી શુદ્ધિકરણને વેગ આપી શકે. ઓસ્ટિન, ટેક્સાસ, યુએસએ ખાતે પ્રોફેસર ગુઇહુઆ યુના જૂથે પોલીવિનાઇલ આલ્કોહોલ અને ચિટોસનથી બનેલું હાઇડ્રેટેડ પ્રકાશ-શોષક હાઇડ્રોજેલ (h-LAH) નો અહેવાલ આપ્યો છે જે હાઇડ્રેશન બેકબોન તરીકે અને પોલીપાયરોલ પ્રકાશ શોષક તરીકે બનેલું છે, જે પાણીને બાષ્પીભવન કરવા માટે ઓછી ઉર્જા (પાણીના જથ્થાના <50%) નો ઉપયોગ કરી શકે છે. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે h-LAH ​​ની હાઇડ્રેશન ક્ષમતા વધારવાથી પાણીની સ્થિતિ બદલાઈ શકે છે અને પાણીને આંશિક રીતે સક્રિય કરી શકાય છે, જેનાથી પાણીનું બાષ્પીભવન સરળ બને છે. h-LAH ​​એ સૌર વરાળનું ઉત્પાદન 1 સૂર્યમાં ~3.6 kg/m2/h ના રેકોર્ડ દરે વધાર્યું. h-LAH-આધારિત સૌર પાણીનું બાષ્પીભવન જટિલ આયનીય દૂષકો સામે લાંબા ગાળાની ટકાઉપણું અને ફાઉલિંગ વિરોધી ગુણધર્મો પણ દર્શાવે છે. આ સંશોધન સાયન્સ સબજર્નલ સાયન્સ એડવાન્સિસમાં "ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા સ્વચ્છ પાણી ઉત્પાદન માટે છોડના પાંદડાઓથી પ્રેરિત સૂર્યપ્રકાશથી ચાલતા શુદ્ધિકરણ" શીર્ષકવાળા પેપરમાં પ્રકાશિત થયું હતું.

3. એન્જેવ: ફોટોથર્મલ પાણીના બાષ્પીભવન માટે સુપરહાઇડ્રોફિલિસિટી અને વ્યાપક તરંગલંબાઇ પ્રકાશ શોષણ સાથે COF સામગ્રી

છિદ્રાળુ કાર્બનિક પોલિમર્સની સહજ હાઇડ્રોફોબિસિટી અને મર્યાદિત પ્રકાશ શોષણ, ખાસ કરીને નજીકના-ઇન્ફ્રારેડ (NIR) ક્ષેત્રમાં, બે અવરોધો છે જે સૌર વરાળ ઉત્પાદન (SSG) માં તેમના ઉપયોગને અવરોધે છે. જિલિન યુનિવર્સિટી ખાતે ઝિયાઓલી યાનના જૂથના સંશોધકોએ 1,4,5,8 ટેટ્રાકિસ (ફેનાઇલામોનો)એન્થ્રેસીન-9,10-ડાયોન (TPAD) (TPAD-COF) પર આધારિત સહસંયોજક કાર્બનિક માળખું (COF) વિકસાવ્યું છે, જે સુપરહાઇડ્રોફિલિસિટી અને સમગ્ર UV/દૃશ્યમાન NIR પ્રદેશમાંથી SSG ને આવરી લેતા વ્યાપક પ્રકાશ શોષણ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. TPAD-COF, કોઈપણ ઉમેરણો વિના કાર્યક્ષમ ફોટોથર્મલ રૂપાંતર સામગ્રી તરીકે, 1.42 kg/m2/h ની ઉત્તમ પાણી બાષ્પીભવન દર્શાવે છે અને એક સૌર તીવ્રતા ઇરેડિયેશન હેઠળ 94% ની ઉચ્ચ ઊર્જા રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરે છે. TPAD-આધારિત COF પ્રકાશ શોષણ શ્રેણીનો વધુ વિસ્તરણ ચેલેટેડ BF2 અણુઓના પોસ્ટ-સિન્થેટિક ફેરફાર દ્વારા પ્રાપ્ત થયું હતું. વ્યવસ્થિત નિયંત્રણ પ્રયોગો અને વિશ્લેષણ પુષ્ટિ કરે છે કે ફોટોથર્મલ પાણીના બાષ્પીભવન માટે ઉપયોગમાં લેવાતા વર્તમાન TPAD-આધારિત COF માં ફોટોથર્મલ રૂપાંતર સામગ્રીની હાઇડ્રોફિલિસિટી વધુ પ્રબળ ભૂમિકા ભજવે છે. "સુપરહાઇડ્રોફિલિક2D કોવેલેન્ટ ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્ક્સ એઝ બ્રોડબેન્ડ એબ્સોર્બર્સ ફોર એફિશિયન્ટ સોલર સ્ટીમ જનરેશન" શીર્ષક હેઠળનું સંશોધન કાર્ય ટોચના આંતરરાષ્ટ્રીય જર્નલ એન્જેવાઇઝમાં પ્રકાશિત થયું હતું. આ કાર્ય ટોચના આંતરરાષ્ટ્રીય જર્નલ એન્જેવ. કેમ. ઇન્ટ. એડમાં પ્રકાશિત થયું હતું.

4. JACS: ફોટોથર્મલ પાણીના બાષ્પીભવન માટે હાઇડ્રોફિલિક-હાઇડ્રોફોબિક ડ્યુઅલ-રિજન COF/ગ્રાફીન હાઇડ્રોજેલ

સૌર પાણીનું બાષ્પીભવન એ એક ટકાઉ જળ શુદ્ધિકરણ તકનીક છે જે વૈશ્વિક પાણીની અછતને દૂર કરવામાં મદદ કરી શકે છે. જો કે, ઉચ્ચ ઉર્જા વપરાશ અને પાણીના બાષ્પીભવનના ઓછા બાષ્પીભવન દરને કારણે આ તકનીક મોટા પડકારોનો સામનો કરે છે. જર્મનીની બર્લિનની ટેકનિકલ યુનિવર્સિટીના પ્રોફેસર આર્ને થોમસના જૂથે એક સહસંયોજક કાર્બનિક માળખું (COF)/ગ્રાફીન ડ્યુઅલ-રિજન હાઇડ્રોજેલનો અહેવાલ આપ્યો છે જેમાં એક સરળ ઇન-સીટુ વૃદ્ધિ વ્યૂહરચના દ્વારા એક જ સામગ્રીમાં હાઇડ્રોફિલિક અને હાઇડ્રોફોબિક બંને ક્ષેત્રો શામેલ છે. હાઇડ્રોફિલિક COF હાઇડ્રોફોબિક ગ્રાફીન ક્ષેત્રના ભાગને આવરી લે છે. બે ભીના પ્રદેશોના ચોક્કસ નિયંત્રણ દ્વારા, હાઇબ્રિડ હાઇડ્રોજેલ અસરકારક પ્રકાશ લણણી, ટ્યુનેબલ વેટેબિલિટી, ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ પાણીની સામગ્રી અને પાણીની બાષ્પીભવન માટે ઓછી ઉર્જા જરૂરિયાત દર્શાવે છે. સૌર શોષક તરીકે, ડ્યુઅલ-રિજન હાઇડ્રોજેલ 1 સૌર ઇરેડિયેશન (1kw/m2) માટે 3.69 kg/m2/h સુધીનો બાષ્પ ઉત્પાદન દર પ્રાપ્ત કરે છે, જે અન્ય અદ્યતન સામગ્રી સાથે તુલનાત્મક છે. વધુમાં, આ હાઇડ્રોજેલ બાષ્પીભવકનો ઉપયોગ દરિયાઈ પાણી અને ગટરમાંથી પીવાલાયક પાણી ઉત્પન્ન કરવા માટે થઈ શકે છે, જે પાણીની શુદ્ધિકરણની સંભાવના દર્શાવે છે. આ સંશોધન કાર્ય JACS જર્નલમાં "A Covalent Organic Framework/Graphene Dual-Region Hydrogel for Enhanced Solar-Driven Water Generation" તરીકે પ્રકાશિત થયું હતું, જે JACS એક ટોચની આંતરરાષ્ટ્રીય જર્નલ છે.

5. વિજ્ઞાનની પ્રગતિ: વોટર લિલી બ્લેડ સ્ટ્રક્ચરથી પ્રેરિત ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા ધરાવતું ફોટોથર્મલ વોટર ઇવેપોરેટર

તાજેતરના વર્ષોમાં, ઇન્ટરફેસિયલ સોલાર બાષ્પ ઉત્પાદને ડિસેલિનેશન અને ગંદાપાણીના શુદ્ધિકરણ માટે ઉચ્ચ ઉર્જા રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરવામાં મોટી સંભાવના દર્શાવી છે. જો કે, સૌર શોષક પર ફાઉલિંગ અથવા મીઠાના સંચયને કારણે ઉચ્ચ બાષ્પીભવન દર જાળવી શકાતો નથી. દ્રાવ્ય સાંદ્રતા વધતાં ડિગ્રેડેશન ઝડપી બને છે. આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, નાનજિંગ યુનિવર્સિટીના પ્રો. જિયા ઝુના જૂથે, વોટર લિલીના પાંદડાઓની રચનાથી પ્રેરિત થઈને, એક બહુ-તબક્કી માળખું (વોટર-લિલી-પ્રેરિત હાયરાર્કિકલ સ્ટ્રક્ચર (WHS) ફોટોથર્મલ-વેપર કન્વર્ઝન ડિવાઇસ ડિઝાઇન કર્યું, જે 10 wt% અત્યંત કેન્દ્રિત ખારા પાણી અને 30 wt% ગંદાપાણીની સારવાર કરતી વખતે 80% ફોટોથર્મલ રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરી શકે છે. ઉલ્લેખનીય છે કે બાષ્પીભવન પૂર્ણ ન થાય ત્યાં સુધી (એટલે ​​કે, "શૂન્ય સ્રાવ") અત્યંત કેન્દ્રિત ખારા પાણી અને ગંદાપાણીની સારવાર દરમિયાન ફોટોથર્મલ રૂપાંતર કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થતો નથી, અને સપાટી સ્વચ્છ રહે છે. આ કાર્ય સાયન્સ એડવાન્સમાં "એ વોટર-લિલી-પ્રેરિત હાયરાર્કિકલ ડિઝાઇન ફોર સ્ટેબલ એન્ડ એફિશિયન્ટ સોલાર ઇવેપોરેશન ઓફ હાઇ સેલિનિટી બ્રાઇન" શીર્ષક હેઠળ પ્રકાશિત થયું હતું.

6. નેનો ઉર્જા: ફોટોથર્મલ પાણીના બાષ્પીભવન માટે મોલિબ્ડેનમ ડાયસલ્ફાઇડ

Researchers in Lifeng Wan's group at Deakin University's Institute for Frontier Materials have developed a series of transition metal disulfide and nitrogen-rich nitride heterostructures for solar water evaporation via partial crystal transformation. In particular, these advanced 2D heterostructures exhibit enhanced spectral absorption in the infrared range and excellent chemical stability in different solutions, including water, acids and bases. More importantly, due to the enhanced spectral absorption intensity and reduced heat loss, the MoS2-Mo5N6/ melamine foam (MF) solar thermal device exhibits high evaporation rate (2.31 kg m-2h-1) and conversion efficiency (106.6%), which are 1.4 and 4.7 times higher than those of MoS2/MF and MF/water solar devices, respectively. This work provides a series of advanced 2D-2D TMDs-nitrogen-rich nitride heterostructures with excellent photothermal performance for solar water generation. આ કાર્ય નેનો એનર્જી, એક ટોચના આંતરરાષ્ટ્રીય જર્નલમાં "સૌર પાણી ઉત્પાદન માટે સંક્રમણ ધાતુ ડિચાલ્કોજેનાઇડ્સ અને નાઇટ્રોજન-સમૃદ્ધ નાઇટ્રાઇડ્સના એડવાન્સ્ડ 2D-2D હેટરોસ્ટ્રક્ચર્સ" તરીકે પ્રકાશિત થયું હતું.

સૌર ફોટોથર્મલ પાણી બાષ્પીભવન ટેકનોલોજી સ્વચ્છ પાણીની વૈશ્વિક અછતને હલ કરશે તેવી અપેક્ષા છે, હવે જે ઉકેલવાની જરૂર છે તે છે ફોટોથર્મલ સામગ્રીની ઓછી કિંમતની તૈયારી, ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા કામગીરી, તેમજ વ્યવહારિક એપ્લિકેશન વાતાવરણમાં ઉપયોગની સ્થિરતા અને પોર્ટેબિલિટી, ભવિષ્યમાં સમગ્ર માનવજાતના પ્રારંભિક લાભ માટે વધુ પરિણામોની રાહ જોવી!

મેલામાઇન ફોમ વિશે વધુ માહિતી માટે, કૃપા કરીને [email protected] પર અમારો સંપર્ક કરો અથવા અમને +86-28-8411-1861 પર કૉલ કરો.

કેટલાક ચિત્રો અને લખાણો ઇન્ટરનેટ પરથી પુનઃઉત્પાદિત કરવામાં આવ્યા છે, અને કોપીરાઈટ મૂળ લેખકનો છે. જો કોઈ ઉલ્લંઘન હોય, તો કૃપા કરીને તેને કાઢી નાખવા માટે અમારો સંપર્ક કરો.