જળ સંસાધનોનો ઉપયોગ કરવાના ટકાઉ માર્ગ તરીકે, સૌર ડિસેલિનેશનમાં અપૂરતા તાજા પાણીના સંસાધનોની સમસ્યાને ઉકેલવા અને પાણીની અછતને દૂર કરવામાં મોટી સંભાવના છે. જો કે, પરંપરાગત દરિયાઈ પાણીના ડિસેલિનેશન ટેકનોલોજીમાં ઘણીવાર ઉચ્ચ ઉર્જા વપરાશ, જટિલ સાધનો અને ઊંચી કિંમત જેવી સમસ્યાઓ હોય છે.
તાજેતરના વર્ષોમાં, નેનોમટીરિયલ્સ પર આધારિત નવી ડિસેલિનેશન કોટિંગ ટેકનોલોજીએ ધીમે ધીમે સંશોધકોનું ધ્યાન ખેંચ્યું છે. ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ રિડ્યુસ્ડ ગ્રેફિન, એક નવા દ્વિ-પરિમાણીય પદાર્થ તરીકે, સૌર ડિસેલિનેશનમાં નોંધપાત્ર સંભાવના દર્શાવે છે.
પરંપરાગત ડિસેલિનેશન કોટિંગ સામગ્રીની તુલનામાં, rGO માં ઉત્તમ વાહકતા, ઉચ્ચ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને સારી રાસાયણિક સ્થિરતાના ફાયદા છે, અને તે ડિસેલિનેશન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરશે અને ઊર્જા વપરાશ ઘટાડશે તેવી અપેક્ષા છે.
જોકે, rGO માં જ એકત્રીકરણ અને નિક્ષેપણની સમસ્યાઓ છે, જે તેની પ્રવૃત્તિ અને સ્થિરતા ઘટાડે છે. તેથી, મેલામાઇન ફોમ /rGO કમ્પોઝિટ કોટિંગ બનાવવા માટે ફોમ મટિરિયલ્સ પર rGO ફિક્સ કરવું એ ડિસેલિનેશન કાર્યક્ષમતા અને સ્થિરતાને સુધારવાનો એક અસરકારક માર્ગ બની ગયો છે.
સપાટીમાં ફેરફાર કરીને અને ફીણ સામગ્રીના વાહક ગુણધર્મોને મજબૂત કરીને, અમે પાણીમાં મીઠાના આયનો સાથે તેના સંપર્ક ક્ષેત્રને વધારવા માટે ફીણ સપાટી પર rGO ને સમાનરૂપે ઠીક કર્યું. તે જ સમયે, ડિસેલિનેશન કાર્યક્ષમતા અને સ્થિરતાને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે rGO કોટિંગની રચના અને જાડાઈને નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે.
ડિસેલિનેશન મિકેનિઝમની ઊંડી સમજ મેળવવા માટે, અમે ઘટાડેલ ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ (rGO) ફોમ પણ તૈયાર કર્યો. ગ્રાફીન ટ્રાયઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફોમમાં સહજ છિદ્રાળુ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને હાઇડ્રોફિલિસિટી હોય છે, જે તેને સારી ભીનાશની મંજૂરી આપે છે અને બાષ્પીભવન વિસ્તારમાં પાણીને આકર્ષિત કરી શકે છે, જેનાથી મીઠાના વરસાદને ટાળીને પાણી ઝડપથી ફરી ભરાઈ શકે છે.
ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફોમની ઇન્ટરફેસિયલ બાષ્પીભવન પ્રણાલી 89.6kW m−1 સૌર ઇંધણ હેઠળ 2% ની સ્થિર-સ્થિતિ બાષ્પીભવન કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરી શકે છે. આ ઇન્ટરફેસિયલ બાષ્પીભવન પ્રણાલીમાં ઉચ્ચ સૌર-થી-ગરમી રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા અને સારી લાંબા ગાળાની સ્થિરતા છે, જે વ્યાપારી દરિયાઈ પાણીના ડિસેલિનેશન માટે સંભવિતતા દર્શાવે છે.
હાલમાં, વૈશ્વિક ઉર્જા કટોકટી અને પાણીની અછત માનવ સમાજના ટકાઉ વિકાસ માટે મુખ્ય ખતરો બની ગયા છે. વધતી જતી ઉર્જા માંગને પહોંચી વળવા માટે, વિવિધ ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઉર્જા રૂપાંતર અને પાણી શુદ્ધિકરણ તકનીકોના વિકાસ પર વધુને વધુ ધ્યાન આપવામાં આવી રહ્યું છે.
સૌર ઉર્જાથી ચાલતી ઇન્ટરફેસિયલ બાષ્પીભવન ટેકનોલોજી
એક આશાસ્પદ નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોત તરીકે, સૌર ઉર્જા તેની અતિ-મોટી ક્ષમતા, સાર્વત્રિકતા, સ્વચ્છતા અને બહુવિધ કાર્યાત્મક રૂપાંતર ક્ષમતાઓને કારણે છે. તેણે અશ્મિભૂત ઇંધણ દ્વારા જાળવી રાખેલા અશ્મિભૂત ઇંધણને બદલવાની ક્ષમતા દર્શાવી છે.
સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક ટેકનોલોજી સીધી વિદ્યુત ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવા ઉપરાંત, સૌર-થર્મલ ઉર્જા રૂપાંતર ટેકનોલોજી પણ સૌર ઉર્જાને શોષી લે છે અને તેને થર્મલ ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે, જે સૌર ઉર્જાનો ઉપયોગ કરવાની એક સરળ અને અસરકારક રીત માનવામાં આવે છે.
સૌર ઉર્જામાંથી રૂપાંતરિત થર્મલ ઉર્જા મહત્વપૂર્ણ ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ જેમ કે સૌર ઉષ્મા વિદ્યુત મથકો, સૌર ડિસેલિનેશન, સ્ટરિલાઇઝેશન, સૌર પાણી ગરમી પ્રણાલીઓ અને અન્ય ગરમી-સંબંધિત એપ્લિકેશનો ચલાવી શકે છે. સૌર ડિસેલિનેશન એક અસરકારક ઉકેલ પૂરો પાડે છે, ખાસ કરીને એવા વિસ્તારો માટે જ્યાં માળખાગત સુવિધાઓનો અભાવ છે, કારણ કે તે વધારાના ઉર્જા ઇનપુટ વિના દરિયાઈ પાણીમાંથી તાજું પાણી કાઢી શકે છે.
તાજેતરના વર્ષોમાં, સૌર-સંચાલિત ઇન્ટરફેસિયલ બાષ્પીભવન ટેકનોલોજી પ્રવાહી-બાષ્પ ઇન્ટરફેસ પર સૌર-ઉષ્મા રૂપાંતર પ્રક્રિયાને સ્થિત કરે છે અને તે એક નવી સૌર ઉર્જા ઉપયોગ તકનીક બની છે. પરંપરાગત ઇન્ટિગ્રલ હીટિંગની તુલનામાં, ઇન્ટરફેસિયલ બાષ્પીભવન પ્રણાલીઓ ઉચ્ચ બાષ્પીભવન કાર્યક્ષમતા અને ઝડપી થર્મલ પ્રતિભાવ દર્શાવે છે અને દરિયાઈ પાણીના ડિસેલિનેશન માટે સંભવિત વિકલ્પ છે.
અત્યાર સુધી, ઇન્ટરફેસિયલ બાષ્પીભવન પ્રણાલીઓના થર્મલ પ્રદર્શનમાં સુધારો કરવા માટે ઘણા અભ્યાસો હાથ ધરવામાં આવ્યા છે. એક લાક્ષણિક સૌર-સંચાલિત ઇન્ટરફેસિયલ બાષ્પીભવન પ્રણાલીમાં ત્રણ મહત્વપૂર્ણ ભાગો હોય છે:
એક સૌર શોષક જે ઉચ્ચ સૌર શોષણ ધરાવે છે અને કાર્યક્ષમ રીતે સૌર કિરણોત્સર્ગને ગરમી ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે; એક ઇન્સ્યુલેટર જે રૂપાંતરિત ગરમીને બલ્ક પાણીમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે; અને એક પાણી પુરવઠા માર્ગ જે સતત બલ્ક પાણીમાંથી સૌર શોષકની સપાટી પર પાણી ખેંચે છે.
અગાઉના અભ્યાસોમાં, મોટી સંખ્યામાં સંશોધકોએ બ્રોડબેન્ડ અને સૌર ઉર્જા શોષક સામગ્રીનું સંશ્લેષણ કરીને, નવા પાણી પુરવઠા માર્ગોની ડિઝાઇનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને અને થર્મલ ઇન્સ્યુલેશન માળખાંમાં સુધારો કરીને એકંદર સૌર-થી-વરાળ રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે પોતાને સમર્પિત કર્યા છે.
અત્યાર સુધી, સૌર-સંચાલિત ઇન્ટરફેશિયલ બાષ્પીભવન પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ ઘણી ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ, પ્રેરિત સૌર નિસ્યંદન, સૌર વંધ્યીકરણ, સૌર ડિસેલિનેશન અને સૌર ઉર્જા ઉત્પાદનમાં કરવામાં આવ્યો છે. સિસ્ટમના ઉચ્ચ બાષ્પીભવન પ્રદર્શનને પ્રાપ્ત કરવા માટે, સૌર શોષક સામગ્રીના સૌર સ્પેક્ટ્રમમાં બ્રોડબેન્ડ શોષણનું અન્વેષણ કરવું મહત્વપૂર્ણ છે.
સૌર-સંચાલિત ઇન્ટરફેસિયલ બાષ્પીભવન પ્રણાલીઓમાં વિકસિત અને શોધાયેલ સૌર ઊર્જા શોષક સામગ્રીમાં મુખ્યત્વે કાર્બોનેસિયસ સામગ્રી, પ્લાઝમોનિક કણો અને સ્પેક્ટ્રલી પસંદગીયુક્ત શોષક સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે. તેમાંથી, કુદરતી કાળા અને કાર્બોનેસિયસ સામગ્રીમાં મજબૂત સૌર-ગરમી રૂપાંતર ક્ષમતાઓ હોય છે અને તે બ્રોડબેન્ડ અને ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા સૌર શોષકો માટે યોગ્ય છે.
તેમના ઉચ્ચ સૌર શોષણ દર, ઓછી કિંમત અને સારી સ્થિરતાને કારણે, કાર્બન નેનોટ્યુબ, ગ્રેફાઇટ અને ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ સહિત ઘણા કાર્બન-આધારિત સૌર શોષકોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. વર્ષોના વિકાસ પછી, દિવસના પ્રકાશમાં સિસ્ટમની સૌર-થી-વરાળ રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા 90% થી વધુ પહોંચી ગઈ છે.
સૌર ઉર્જા શોષક સામગ્રી વિકસાવવા અને ઇન્ટરફેસિયલ બાષ્પીભવન માળખાં ડિઝાઇન કરવામાં મોટા સુધારા થયા હોવા છતાં, અગાઉ નોંધાયેલા મોટાભાગના સૌર ડિસેલિનેશન ઉપકરણો ડિસેલિનેશન પ્રક્રિયા દરમિયાન બાષ્પીભવકની ટોચની સપાટી પર મીઠાના સંચયને કારણે હતા. સંચિત મીઠું સૌર શોષણને અવરોધે છે અને છિદ્રાળુ બાષ્પીભવકને અવરોધે છે, જેના પરિણામે સૌર-થી-ગરમી રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા ઓછી થાય છે અને બાષ્પીભવન કામગીરી નબળી પડે છે.
પરંપરાગત ભૌતિક પદ્ધતિઓ જેમ કે અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો અને પાણીમાં નિમજ્જનનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સંચિત ક્ષારને દૂર કરવા માટે થાય છે, પરંતુ આ પદ્ધતિઓ ઇન્ટરફેસ બાષ્પીભવન માળખાને સરળતાથી નુકસાન પહોંચાડી શકે છે.
ઇન્ટરફેસિયલ બાષ્પીભવન પ્રણાલીઓમાં મીઠાના સંચયને ઘટાડવા માટે, ઘણા અભ્યાસોએ હાઇડ્રોફોબિક બાષ્પીભવન વિકસાવવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું છે. જો કે, હાઇડ્રોફોબિક બાષ્પીભવકો પાણી પુરવઠાને ટોચની સપાટી સુધી મર્યાદિત કરે છે, જેનાથી સિસ્ટમની બાષ્પીભવન કામગીરી ઓછી થાય છે. આ સમસ્યાને ઉકેલવાનો બીજો રસ્તો હાઇડ્રોફિલિક બાષ્પીભવકનો ઉપયોગ કરવાનો છે, જે ઉપરની સપાટીથી બલ્ક પાણીમાં વધારાનું મીઠું ખસેડે છે.
આજ સુધી, ઘણા અભ્યાસોએ હાઇડ્રોફિલિક બાષ્પીભવકોની રચના પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું છે, જેમ કે હાઇડ્રોફિલિક સેલ્યુલોઝ ફેબ્રિક મેમ્બ્રેન, કાગળ-આધારિત હાઇડ્રોફિલિક મેમ્બ્રેન અને બાયો-પ્રેરિત બાષ્પીભવકો. પરંતુ લાંબા ગાળાની સ્થિર અને અત્યંત કાર્યક્ષમ સૌર-સંચાલિત ઇન્ટરફેસિયલ બાષ્પીભવન પ્રણાલી વિકસાવવી એ એક મહત્વપૂર્ણ પડકાર છે.
આ અભ્યાસમાં, અમે ઓછા-ફ્લોરોસેન્સ સૌર પ્રકાશ હેઠળ સૌર-સંચાલિત ઇન્ટરફેસિયલ ડિસેલિનેશન માટે મીઠું-પ્રતિરોધક, અત્યંત કાર્યક્ષમ સૌર-શોષક અને ઝડપી થર્મલી પ્રતિભાવશીલ ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ (rGO) ફોમનું પ્રદર્શન કરીએ છીએ.
નવી છિદ્રાળુ રચનામાં, હાઇડ્રોફિલિક મેલામાઇન ફોમ (MF) ને આધાર તરીકે પસંદ કરવામાં આવ્યું હતું, જે ફક્ત સૌર શોષણ માટે સપાટી વિસ્તારને વિસ્તૃત કરતું નથી પરંતુ બહુવિધ સ્કેટરિંગને પણ વધારે છે.
ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફીણની સપાટીની હાઇડ્રોફિલિસિટી અને છિદ્રાળુતા, સૌર ગરમી રૂપાંતર ક્ષેત્રને પૂરતા પ્રમાણમાં ભીનાશ અને ફ્યુઝન પ્રદાન કરે છે, તેમજ પાણીની ઝડપી ભરપાઈ કરે છે, જ્યારે ક્ષારના સંચયને ટાળે છે.
ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફોમના ઉચ્ચ પ્રદર્શનનો લાભ લઈને, સૌર-સંચાલિત ઇન્ટરફેસિયલ સિસ્ટમ 89.6% ના સૌર-થી-વરાળ રૂપાંતર દર માટે સક્ષમ છે.
વધુમાં, કોમર્શિયલ સૌર ઉર્જામાં ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફોમને એકીકૃત કરીને, અમે સૂર્યપ્રકાશમાં 56.4% ની સૌર-થી-પાણી રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા સાથે સૌર-સંચાલિત ઇન્ટરફેસિયલ દરિયાઈ પાણી ડિસેલિનેશન ઉપકરણ ડિઝાઇન અને બનાવ્યું. સૌર ડિસેલિનેશનને કારણે, એકત્રિત કરાયેલ સ્વચ્છ પાણી પીવાલાયક ગુણવત્તાની જરૂરિયાતનું છે.
શ્રેષ્ઠ બાષ્પીભવન કામગીરી અને સૌર-થી-થર્મલ રૂપાંતર સામગ્રીની માપનીયતા સાથે, સૌર-સંચાલિત ઇન્ટરફેસિયલ દરિયાઈ પાણીના ડિસેલિનેશન માટેની આ સિસ્ટમ દરિયાઈ પાણીના ડિસેલિનેશનના વ્યવહારિક ઉપયોગોમાં વ્યાપક એપ્લિકેશન સંભાવનાઓ રજૂ કરે છે.
સૌર ડિસેલિનેશન હીટ ટ્રાન્સફર મટિરિયલ્સની માપનીયતા
ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફોમ પર આધારિત ઇન્ટરફેશિયલ બાષ્પીભવન સિસ્ટમ. ટેર ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફોમ મધ્યમાં હોય છે અને સ્વ-બબલ ઇન્ટરફેશિયલ બાષ્પીભવન સિસ્ટમ બનાવવા માટે બહારથી પોલિઇથિલિન (PE) ફોમના સ્તરથી લપેટાયેલું હોય છે.
ટેલુરિયમ-ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ સાથે કોટેડ મેલામાઇન ફોમનો ઉપયોગ સૌર કિરણોત્સર્ગને ઝડપથી શોષવા, સૌર ઊર્જાને ગરમીમાં રૂપાંતરિત કરવા અને ઇન્ટરફેસિયલ બાષ્પીભવન માટે પ્રેરક બળ ઉત્પન્ન કરવા માટે થાય છે. બીજી બાજુ, હાઇડ્રોફિલિક ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફોમ સતત બાષ્પીભવન ક્ષેત્રમાં ખારા પાણીને ખેંચી શકે છે.
ગ્રાફીન ટ્રાયઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફીણની છિદ્રાળુ રચના ઉત્પન્ન થતી વરાળને પર્યાવરણમાં બહાર નીકળવા દે છે, જે સૂર્યપ્રકાશને પકડવામાં મદદ કરે છે અને આમ સૌર-થી-ગરમી રૂપાંતરણની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે. ઘટાડેલ ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફીણ છિદ્રાળુ અને હાઇડ્રોફિલિક છે, જે તેને ઉપર વર્ણવેલ બાષ્પીભવન માળખામાં પાણી ખેંચવાની મંજૂરી આપે છે જ્યારે સાથે સાથે સાંદ્ર ક્ષારને બલ્ક દરિયાઈ પાણીમાં પાછું તોડી નાખે છે.
બાષ્પીભવન પ્રક્રિયા દરમિયાન, ફીણમાં મીઠાનું પ્રમાણ તળિયે દરિયાઈ પાણીની સાંદ્રતા કરતા વધારે હોય છે. સાંદ્રતામાં ફેરફારને કારણે મીઠું જથ્થાબંધ પાણીમાં તૂટી જાય છે. વધુમાં, આસપાસનો પોલિઇથિલિન ફીણ માત્ર ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફીણને ઘટાડે છે , પરંતુ કુદરતી રીતે પાણીની સપાટી પર પણ એકઠા થાય છે, જે આસપાસના ખારા પાણીને કારણે થતી ગરમીના નુકસાનને અટકાવે છે.
ઇન્ટરફેસ બાષ્પીભવન પ્રણાલીઓ જટિલ બાંધકામ ડિઝાઇનની જરૂર વગર પાણીની સપાટી પર સતત અને કાર્યક્ષમ રીતે કાર્ય કરી શકે છે. વધુમાં, બાષ્પીભવન ગેસ-પ્રવાહી ઇન્ટરફેસ પર થાય છે, તેથી જ્યારે ઇન્ટરફેસ પાછળ હટે છે ત્યારે ઇન્ટરફેસિયલ બાષ્પીભવન પ્રણાલી સ્વાયત્ત રીતે આગળ વધી શકે છે.
ટેલુરિયમ-ઘટાડેલું ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફોમ ઇન્ટરફેસિયલ બાષ્પીભવન પ્રણાલીનો મુખ્ય ઘટક છે. મેલામાઇન ફોમને ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ કોલોઇડલ સસ્પેન્શનમાં ડુબાડવામાં આવ્યું હતું જેથી ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફોમ તૈયાર કરી શકાય, અને પછી હાઇડ્રોથર્મલ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ગ્રાફીન ઓક્સાઇડને ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડમાં ઘટાડવામાં આવ્યું.
૩.૫ સેમી વ્યાસ અને ૧.૬ સેમી જાડાઈ ધરાવતું ઘટાડેલ ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફીણ બનાવવું સરળ છે અને તેનો રંગ ઘેરો કાળો છે.
ત્રિ-પરિમાણીય ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને અવલોકન કરાયેલ ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફોમ સામગ્રીની સપાટીની ખરબચડીતામાં 300 μm થી વધુની ઊંચાઈનો તફાવત જોવા મળ્યો. સૌર થર્મલ કન્વર્ઝન કમ્પોઝીટની ખરબચડી સપાટીની રચના મુખ્યત્વે મેલામાઇન ફોમની છિદ્રાળુ રચનાને આભારી છે, અને સુધારેલ ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ પણ સપાટીની ખરબચડીતામાં વધારો કરે છે.
સપાટીની ખરબચડીતા સૂર્યપ્રકાશના બહુવિધ વિખેરાઈને વધારીને સૌર શોષણ સપાટી વિસ્તારને વધારે છે, આમ સિસ્ટમની સૌર-થી-ગરમી રૂપાંતર કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે. વિવિધ વિસ્તરણ પર તૈયાર મેલામાઇન ફીણનું માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર. ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફીણ સપાટી કરચલીવાળી અને એકબીજા સાથે જોડાયેલ નેટવર્ક માળખું દર્શાવે છે.
rGO-કોટેડ મેલામાઇન ફીણનું છિદ્ર કદ 20 થી 40 μm ની વચ્ચે હોય છે. ખુલ્લી છિદ્ર રચના અને કરચલીવાળી સપાટી ગ્રાફીન ઓક્સાઇડના નિક્ષેપણને સરળ બનાવે છે. છિદ્રાળુ મેલામાઇન ફીણની હાઇડ્રોફિલિસિટીને કારણે ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફીણમાં સારી પાણીની ભીનાશ હોય છે.
એકવાર પાણીનું ટીપું ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફીણની સપાટીને સ્પર્શે છે, તે 0.5 સેકન્ડમાં સંપૂર્ણપણે શોષાય છે. ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ કમ્પોઝીટની હાઇડ્રોફિલિક સપાટી છિદ્રાળુ માળખામાં ડ્રેનેજને ઝડપથી માર્ગદર્શન આપી શકે છે. ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફીણની છિદ્રાળુતા પાણી શોષણ પહેલાં અને પછીના સમૂહ ફેરફારોની તુલના કરીને નક્કી કરવામાં આવી હતી.
ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફોમની છિદ્રાળુતા 85.55% સુધી પહોંચી શકે છે. ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફોમ દ્વારા સૌર ઉર્જા શોષણ સિસ્ટમની સૌર-થી-ગરમી રૂપાંતર કાર્યક્ષમતાને સીધી અસર કરે છે. મીઠાના પ્રતિકારનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફોમને સોડિયમ ક્લોરાઇડ દ્રાવણ (3.5 wt%) માં મૂકવામાં આવ્યું હતું.
પછી ઉપરની સપાટી પર 3 ગ્રામ ઘન સોડિયમ ક્લોરાઇડ મૂકવામાં આવ્યું અને ટેર્ગો-કોટેડ મેલામાઇન ફીણ 1 kW m−2 ની સૌર ઘનતા પર મૂકવામાં આવ્યું. ઘન મીઠાનું પ્રમાણ 120 મિનિટ પછી ધીમે ધીમે ઓગળી જાય છે.
જ્યારે rGO-કોટેડ મેલામાઇન ફીણની ટોચની સપાટી પર સૂર્યપ્રકાશ પડે છે , ત્યારે rGO-કોટેડ મેલામાઇન ફીણનું તાપમાન થોડી મિનિટોમાં ઝડપથી વધે છે અને બાષ્પીભવન પ્રક્રિયા દરમિયાન 35°C પર રહે છે. મીઠાની દ્રાવ્યતા તાપમાન પર આધાર રાખે છે, તાપમાન જેટલું ઊંચું હોય છે, તેટલું ઝડપથી મીઠું ઓગળે છે અને તેથી મીઠું આયર્ન સપાટીના પાણીમાં ફરીથી ઓગળી શકે છે.
ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફીણમાં, જેમાં ઉચ્ચ પાણી શોષણ ક્ષમતાવાળા અસંખ્ય છિદ્રો હોય છે જે ટોચની સપાટીને સતત પાણી પુરવઠો પૂરો પાડી શકે છે, ક્ષાર ટોચની સપાટીથી પાણીના ઉપસ્તરમાં ખસેડી શકે છે. તાપમાનમાં ફેરફાર ઉપલા બાષ્પીભવન સપાટી અને શરીર વચ્ચે ખારાશમાં ફેરફાર તરફ દોરી જાય છે.
બ્રોડબેન્ડ અને કાર્યક્ષમ સૌર ઉર્જા શોષણ મેળવવા માટે, મેલામાઇન ફીણને છિદ્રાળુ હાઇડ્રોફિલિક મેલામાઇન ફીણથી સંશોધિત કરવામાં આવ્યું હતું, જેનાથી સૌર શોષણ સપાટી વિસ્તાર વધ્યો અને બહુવિધ સ્કેટરિંગમાં વધારો થયો.
rGO-કોટેડ મેલામાઇન ફોમ પર આધારિત સૌર ઇન્ટરફેસિયલ બાષ્પીભવન પ્રણાલી 1 kW m−2 ની સૌર ઉર્જા ઘનતા પર ઝડપી થર્મલ પ્રતિભાવ દર્શાવે છે, જે 89.6% ની સ્થિર-સ્થિતિ સૌર થર્મલ રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરે છે.
અંતે, અમે એક ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ-કોટેડ મેલામાઇન ફોમ બાષ્પીભવકને સૌર સ્થિરમાં એકીકૃત કર્યું, જે 56.4 kW m−1 પર મીઠાના સંચય સાથે 2% પીવાનું પાણી ઉત્પન્ન કરી શકે છે.
અમે કલ્પના કરીએ છીએ કે આ સૌર-સંચાલિત ઇન્ટરફેસિયલ ડિસેલિનેશન ડિવાઇસનો ઉપયોગ અલગ ટાપુઓ પર અથવા સમુદ્રમાં વિપુલ પ્રમાણમાં દરિયાઈ પાણી અથવા અન્ય ખારા પાણીના સંસાધનોમાંથી પીવાનું પાણી એકત્રિત કરવા માટે થઈ શકે છે.
ઉપસંહાર
ડિસેલિનેશન આરજીઓ-કોટેડ મેલામાઇન ફોમ, એક નવીન અને કાર્યક્ષમ સૌર ડિસેલિનેશન ટેકનોલોજી તરીકે, મોટી સંભાવનાઓ અને ઉપયોગની સંભાવનાઓ ધરાવે છે. તે પાણીની અછતવાળા વિસ્તારો માટે વિશ્વસનીય તાજા પાણીના સંસાધનો પૂરા પાડી શકે છે, પરંતુ પરંપરાગત ઊર્જા પર નિર્ભરતા ઘટાડી શકે છે, ઊર્જા વપરાશ અને પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ ઘટાડી શકે છે.
આ સંશોધનના પરિણામો વૈશ્વિક મીઠા પાણીના સંસાધનોની અછતની સમસ્યાને ઉકેલવામાં અને ટકાઉ વિકાસની અનુભૂતિને પ્રોત્સાહન આપવામાં મહત્વપૂર્ણ યોગદાન આપશે.
SINOYQX મેલામાઇન ફોમ વિશે વધુ માહિતી માટે, કૃપા કરીને [email protected] પર અમારો સંપર્ક કરો અથવા અમને કૉલ કરો: +86-28-8411-1861.
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.