अध्ययन पॉलिमर ओरिगेमी के साथ एक उपन्यास पोर्टेबल सौर-भाप संग्रह प्रणाली का वर्णन करता है जो बहुत कम लागत पर पानी एकत्र और शुद्ध कर सकता है
स्वच्छ की वैश्विक मांग बढ़ रही है पानी जनसंख्या वृद्धि, औद्योगीकरण और प्रदूषण और हमारे ग्रह के प्राकृतिक संसाधनों की कमी के कारण। सोलर-स्टीमिंग एक ऐसी तकनीक है जिसमें सौर ऊर्जा दूषित पानी को वाष्पित करके, इसे फिर से संघनित करके और ताजा साफ पानी का उत्पादन करके पानी को शुद्ध करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। यह तकनीक एक स्वच्छ, नवीकरणीय और टिकाऊ हरित प्रौद्योगिकी है जिसमें सौर ऊर्जा की प्रचुरता का उपयोग करके स्वच्छ पानी की वैश्विक कमी को दूर करने की क्षमता है। सोलर-स्टीमिंग सिस्टम की ताकत और दक्षता इसके डिजाइन और फोटोथर्मल सामग्री की पसंद पर निर्भर करती है। वर्तमान सौर-भाप प्रौद्योगिकियां महंगी, भारी सामग्री का उपयोग करती हैं और कम दक्षता और सीमित उत्पादन करती हैं। हल्के वजन और पोर्टेबल सौर-भाप प्रणाली को डिजाइन करने के लिए प्रदर्शन और कम लागत को बढ़ाने के लिए यह एक चुनौती बनी हुई है जिसे सीधे व्यक्तियों द्वारा उपयोग किया जा सकता है।
28 मई को प्रकाशित एक नए अध्ययन में उन्नत सामग्री शोधकर्ताओं ने एक कम लागत पोर्टेबल कम दबाव नियंत्रित सौर भाप संग्रह प्रणाली को डिजाइन करके सौर भाप के लिए एक नई विधि का वर्णन किया है जो सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा का उपयोग करके पानी एकत्र और शुद्ध कर सकता है। उन्होंने पॉलीपायरोल (पीपीआई) नामक एक फोटोथर्मल पॉलिमर सामग्री को चुना जो प्रकृति में प्रवाहकीय है, जो अपने फोटोथर्मल गुणों के लिए प्रसिद्ध है और सौर प्रकाश को थर्मल गर्मी में परिवर्तित करने में उच्च दक्षता प्रदर्शित करता है। फ्लावर रोज से प्रेरित इस सोलर स्टीमिंग सिस्टम की अनूठी डिजाइन 3डी ओरिगेमी पीपीवाई-पेपर कंपोजिट से बनी है। एक 'पीपीआई गुलाब' जो पंखुड़ियों के आकार की परतदार काली चादरों से बना होता है, पीपीवाई के ओरिगेमी फोल्डिंग और रासायनिक पोलीमराइजेशन के माध्यम से बनाया गया था। यह ओरिगेमी संरचना एक तने की तरह कपास से जुड़ी ट्यूब से जुड़ी होती है जो पानी के स्रोत से कच्चा/अनुपचारित पानी एकत्र करती है और इसे शीर्ष पर रखे पीपीई गुलाब संरचना में खिलाती है। पीपीई सामग्री और थोक पानी के बीच सीधे संपर्क को रोकने के लिए कॉटन इन्फ्यूज्ड ट्यूब और पॉलीस्टाइन फोम का उपयोग किया गया था।
एक बार जब अनुपचारित पानी पंखुड़ियों तक पहुँच जाता है, तो फूल संरचना में पीपीई सामग्री पानी को भाप में बदल देती है और अशुद्धियाँ पानी से स्वाभाविक रूप से अलग हो जाती हैं। इसके बाद, जल वाष्प को संघनित करने की आवश्यकता होती है और फिर उपयोग के लिए स्वच्छ पानी एकत्र करने की आवश्यकता होती है। शोधकर्ताओं ने एक पोर्टेबल वैक्यूम पंप का उपयोग करके कम दबाव की स्थिति का इस्तेमाल किया। यह जल वाष्पीकरण और जल संग्रह दोनों की दरों में उल्लेखनीय वृद्धि करने के लिए देखा गया था। एक बार पानी संघनित हो जाने पर, कॉम्पैक्ट और मजबूत एकत्रित ग्लास जार सुरक्षित रूप से साफ पानी जमा करता है।
3डी ओरिगेमिस ने पारंपरिक 2डी प्लानर डिजाइन की तुलना में पानी के वाष्पीकरण के लिए प्रकाश और उन्नत सतह क्षेत्रों का काफी अधिक अवशोषण प्रदान किया। चैम्बर के दबाव में कमी के कारण पानी के वाष्पीकरण और संग्रह दर में 52 प्रतिशत की वृद्धि हुई है। PPy ओरिगेमी ने पानी के वाष्पीकरण में 71 प्रतिशत सुधार किया और उच्च भाप संग्रह दर भी देखी गई। एक प्रकाश स्रोत के तहत प्रणाली की समग्र दक्षता में 91.5 प्रतिशत की वृद्धि हुई। इस प्रणाली का परीक्षण अमेरिका के टेक्सास में कोलोराडो नदी के एक नमूने पर किया गया था। प्रणाली ने भारी धातुओं, बैक्टीरिया, नमक के रूप में पानी के संदूषण को हटा दिया और डब्ल्यूएचओ द्वारा निर्धारित पीने के मानकों के स्वच्छ पानी का उत्पादन करने वाली क्षारीयता को कम किया।
वर्तमान अध्ययन में 3डी ओरिगेमी फोटोथर्मल सामग्री के साथ एक पोर्टेबल कम लागत वाली सौर-भाप संग्रह प्रणाली के एक उपन्यास तर्कसंगत डिजाइन का वर्णन किया गया है जो पानी के वाष्पीकरण और भाप संग्रह की बेहतर दरों की पेशकश करता है। प्रत्येक फूल जैसी संरचना की लागत 2 सेंट से कम है और यह प्रति वर्ग मीटर प्रति घंटे 2 लीटर स्वच्छ पानी का सफलतापूर्वक उत्पादन कर सकती है। यह डिजाइन स्वच्छ जल उत्पादन के लिए सौर-भाप के अनूठे मॉडल बनाने के लिए एक प्रेरणा हो सकती है।
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स्रोत (रों)
ली, डब्ल्यू एट अल। 2019 पोर्टेबल लो-प्रेशर सोलर स्टीमिंग, पॉलीपायरोल ओरिगेमिस के साथ कलेक्शन यूनिसिस्टम। उन्नत सामग्री। http://doi.org/10.1002/adma.201900720
