የንፁህ ውሃ እጥረት ለማህበራዊ ልማት ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጨመረ የመጣ ከባድ ፈተና ነው። 29% የሚሆነው የዓለም ህዝብ ደህንነቱ የተጠበቀ የመጠጥ ውሃ እንደማያገኝ እና በሕዝብ ቁጥር መጨመር እና በአካባቢ ጉዳዮች ምክንያት የንፁህ ውሃ ፍላጎት አሁንም እየጨመረ መሆኑን ተዘግቧል። ከንፅህና አጠባበቅ ጋር የተያያዘው ንጹህ ውሃ በተለይ በአሁኑ ጊዜ በኮሮናቫይረስ በሽታ (ኒዮኮሮናቫይረስ የሳንባ ምች) ወረርሽኝ ሁኔታ ውስጥ በጣም አስፈላጊ ነው። በፀሐይ ኃይል የሚሰራ የውሃ ትነት የፀሐይ ብርሃንን እንደ ብቸኛ የኃይል ግብዓት በመጠቀም ከባህር ውሃ እና ከቆሻሻ ውሃ ንጹህ ውሃ ለማምረት በጣም ተስፋ ሰጪ ቴክኖሎጂዎች አንዱ እንደሆነ ይታሰባል። ቴክኖሎጂው በፀሐይ አምጪዎች ላይ በእጅጉ የተመሰረተ ሲሆን እነዚህም የፀሐይ ኃይልን ወደ ሙቀት ለመቀየር የፀሐይ ኃይልን ወደ እንፋሎት ለመቀየር እንደ ትነት ያገለግላሉ። ከፍተኛ የውሃ ትነት መጠን እና የፀሐይ ሙቀት ልወጣ ቅልጥፍናን ለማግኘት፣ ተስማሚው ቁሳቁስ ከፍተኛውን የፀሐይ ስፔክትረም በብቃት ለመጠቀም ሰፊ የመምጠጥ ክልል ሊኖረው ይገባል፣ የሙቀት መቀነስን ለመግታት ዝቅተኛ የሙቀት አማቂነት እና ባለ ሶስት አቅጣጫዊ (3D) ቀዳዳ ያላቸው ቻናሎች ለውጤታማ የውሃ ትራንስፖርት። እስካሁን ድረስ ሳይንቲስቶች በካርቦን (ለምሳሌ፣ ግራፊን ወይም ካርቦን ናኖቱቦች)፣ ፖሊመሮች፣ ብረቶች እና የብረት ኦክሳይድ እና ውህዶቻቸው ወዘተ ላይ የተመሰረቱ የተለያዩ የፎቶተርማል ቁሳቁሶችን አዘጋጅተዋል።
ሳይንቲስቶች በቅርብ ዓመታት ውስጥ ብዙ ግኝቶችን ለማሰስ እና ለማምጣት ጠንክረው ሲሰሩ ቆይተዋል፣ ስለዚህ በቅርብ ዓመታት ውስጥ በፎቶተርማል ንፁህ ውሃ ማመንጨት ላይ ስላለው የምርምር እድገት ከብዙ ወቅታዊ ህትመቶች እንማር።
- የተፈጥሮ ኮሙኒኬሽን፡ የእፅዋት ቅጠሎች በፀሐይ ኃይል የሚሰራ እና ከፍተኛ ብቃት ያለው የውሃ ማጣሪያን ያበረታታሉ
የተፈጥሮ የደም ሥር ተክሎች ቅጠሎች በኦስሞቲክ ግፊት፣ በመተንፈስ እና በመውጣት ልዩነት ላይ የተመሰረቱ በመሆናቸው በፀሐይ ብርሃን የሚንቀሳቀስ ቶን ንጹህ ውሃ ያመነጫሉ። በዚህ ተመስጦ፣ በኩንግዋ ዩኒቨርሲቲ የቹን ሊ ቡድን ተመራማሪዎች ውጤታማ የውሃ ማጣሪያ እና ምርት ለማግኘት በፀሐይ ብርሃን የሚመራ ማጽጃ ሪፖርት አድርገዋል። ይህ በፀሐይ ብርሃን የሚመራ ማጽጃ በውጭ በኩል በሱፐርሃይድሮፊሊክ ሜላሚን አረፋ ጀርባ ላይ የተንጠለጠለ እና በPNIPAm የተሻሻለ ግራፌን (PG) ማጣሪያ ሽፋን የተሸፈነ አሉታዊ የሙቀት ምላሽ ሰጪ ፖሊ (N-isopropylacrylamide) ሃይድሮጄል (PN) አለው። የሞለኪውላር ተለዋዋጭነት ማስመሰያዎች እና የሙከራ ውጤቶች እንደሚያሳዩት በአንጻራዊ ሁኔታ ጠንካራ የሆነው የሜላሚን ጀርባ ሱፐርሃይድሮፊሊክ ተፈጥሮ የPNPG-F ማጽጃውን እብጠት/ማብቀል ፍጥነት በከፍተኛ ሁኔታ አፋጥኖታል። በተመሳሳይ የፀሐይ ብርሃን ጥንካሬ ጨረር ስር፣ ይህ በምክንያታዊነት የተነደፈ መዋቅር 4.2 ኪ.ግ/ሜ2/ሰአት መሰብሰብ እና ከ99% በላይ የአዮኖች ማስወገድ ከጨው ምግብ በትነት እና በጠብታ መጨመር ሲነርጂስቲክ ውጤቶች በኩል አቅርቧል። ደራሲው ይህንን እጅግ ቀልጣፋ የፀሐይ ብርሃን የሚመራ ስርዓት በተለያዩ የውሃ ማጣሪያ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ለመጠቀም ትልቅ እምቅ አቅም እንዳለው ይገምታል። ጥናቱ “በተፈጥሮ ተፈጥሮ ውስጥ ከፍተኛ ብቃት ላለው የንፁህ ውሃ ምርት የእፅዋት ቅጠሎች የፀሐይ ብርሃንን የሚያነቃቃ ማጣሪያ” በሚል ርዕስ በNature Communications ንዑስ ጆርናል ላይ ታትሟል።
- የሳይንስ እድገቶች፡- ለፀሐይ ውሃ ማጣሪያ ከፍተኛ እርጥበት የሚፈጥሩ የፖሊመር ኔትወርኮች ብርሃን የሚስቡ ሃይድሮጄሎች
የውሃ ማጣሪያ የፀሐይ ውሃ ትነት ለንፁህ ውሃ ምርት ተስፋ ሰጪ ቴክኖሎጂ ነው። ሆኖም የፀሐይ ትነት ማመንጨት ኃይልን የሚጠይቅ ሲሆን ይህም በተፈጥሮ የቀን ብርሃን ወቅት ዝቅተኛ የውሃ ምርት ያስከትላል። ስለዚህ የውሃ ትነት የኃይል ፍላጎትን የሚቀንሱ እና የፀሐይ ውሃ ንፅህናን የሚያፋጥኑ አዳዲስ ቁሳቁሶችን ማዘጋጀት ከፍተኛ ፍላጎት አለ። በኦስቲን፣ ቴክሳስ፣ ዩኤስኤ የሚገኘው የፕሮፌሰር ጉይሁዋ ዩ ቡድን ፖሊቪኒል አልኮሆል እና ቺቶሳን እንደ የውሃ ምንጭ የጀርባ አጥንት እና ፖሊፒሮል እንደ ብርሃን መምጠጥ የተዋቀረ ከፍተኛ እርጥበት ያለው ብርሃን የሚስብ ሃይድሮጄል (h-LAH) ሪፖርት አድርጓል፣ ይህም ውሃ ለማትነን አነስተኛ ኃይል (< 50% የውሃ መጠን) ሊጠቀም ይችላል። የ h-LAH የውሃ ትነት አቅም መጨመር የውሃ ሁኔታን ሊለውጥ እና ውሃን በከፊል ሊያነቃቃ እንደሚችል ታይቷል፣ በዚህም የውሃ ትነት ያመቻቻል። h-LAH የፀሐይ ትነት ምርትን በአንድ ፀሐይ ~ 3.6 ኪ.ግ/ሜ2/ሰአት ሪከርድ በሆነ መጠን ጨምሯል። h-LAH-ተኮር የፀሐይ ውሃ ትነት ውስብስብ አዮኒክ ብክለቶችን በመቃወም የረጅም ጊዜ ዘላቂነት እና ፀረ-ብክለት ባህሪያትን አሳይቷል። ጥናቱ በሳይንስ ንዑስ ጆርናል ሳይንስ አድቫንስስ ላይ “የእፅዋት ቅጠሎች ለከፍተኛ ቅልጥፍና የንፁህ ውሃ ምርት የፀሐይ ብርሃንን የሚያነቃቃ ማጽጃ” በሚል ርዕስ በወጣ ጽሑፍ ላይ ታትሟል።
- አንጌው፡- ለፎቶተርማል የውሃ ትነት ከፍተኛ የውሃ ሃይድሮፊሊሲቲ እና ሰፊ የሞገድ ርዝመት ያለው የብርሃን መምጠጥ ያላቸው የCOF ቁሳቁሶች
በተለይም በቅርብ-ኢንፍራሬድ (NIR) ክልል ውስጥ ያሉ ባለ ቀዳዳ ኦርጋኒክ ፖሊመሮች ውስጣዊ ሃይድሮፎቢሲቲ እና የተወሰነ የብርሃን መምጠጥ በፀሐይ እንፋሎት ማመንጨት (SSG) ውስጥ እንዳይተገበሩ የሚያግዱ ሁለት ማነቆዎች ናቸው። በጂሊን ዩኒቨርሲቲ በሚገኘው የዢያኦሊ ያን ቡድን ውስጥ ያሉ ተመራማሪዎች በ1,4,5,8 ቴትራኪስ (ፌኒላሚኖ) አንትራሴን-9,10-ዳይኖ (TPAD-COF) ላይ የተመሠረተ ኮቫለንት ኦርጋኒክ ማዕቀፍ (COF) አዘጋጅተዋል፣ ይህም ከጠቅላላው UV/የሚታይ NIR ክልል SSGን የሚሸፍን ሱፐርሃይድሮፊሊሲቲ እና ሰፊ የብርሃን መምጠጥ ተለይቶ ይታወቃል። TPAD-COF፣ ምንም ተጨማሪዎች ሳይኖሩት ውጤታማ የፎቶተርማል ልወጣ ቁሳቁስ እንደመሆኑ መጠን 1.42 ኪ.ግ/ሜ2/ሰ እጅግ በጣም ጥሩ የውሃ ትነት ያሳያል እና በአንድ የፀሐይ ኃይል ጨረር ስር 94% ከፍተኛ የኃይል ልወጣ ውጤታማነትን ያስገኛል። በTPAD ላይ የተመሠረተውን COF የብርሃን መምጠጥ ክልል ተጨማሪ ማራዘሚያ የተገኘው በኬላይትድ BF2 ሞለኪውሎች ድህረ-ሲንተቲክ ማሻሻያ ነው። ስልታዊ የቁጥጥር ሙከራዎች እና ትንታኔዎች የፎቶተርማል ልወጣ ቁሳቁስ ሃይድሮፊሊሲቲ ለፎቶተርማል የውሃ ትነት ጥቅም ላይ በሚውሉት የአሁኑ TPAD-ተኮር COFs ውስጥ የበለጠ ጉልህ ሚና እንደሚጫወት ያረጋግጣሉ። “Superhydrophilic2D Covalent Organic Frameworks as Broadband Absorbers for Efficient Solar Steam Generation” በሚል ርዕስ የቀረበው የምርምር ሥራ በከፍተኛ ደረጃ ባለው ዓለም አቀፍ ጆርናል አንጌዊዝ ላይ ታትሟል። ሥራው በታዋቂው ዓለም አቀፍ ጆርናል አንጌው. ኬም. ኢንት. ኤድ ላይ ታትሟል።
- JACS፡ ለፎቶተርማል የውሃ ትነት ሃይድሮፊሊክ-ሃይድሮፎቢክ ባለሁለት ክልል COF/graphene ሃይድሮጄል
የፀሐይ ውሃ ትነት ዓለም አቀፍ የውሃ እጥረትን ለማስታገስ የሚረዳ ዘላቂ የውሃ ማከሚያ ቴክኖሎጂ ነው። ሆኖም፣ ይህ ቴክኖሎጂ ከፍተኛ የኃይል ፍጆታ እና ዝቅተኛ የውሃ ትነት መጠን ስላለው ከፍተኛ ተግዳሮቶች ያጋጥሙታል። በጀርመን የበርሊን ቴክኒካል ዩኒቨርሲቲ የፕሮፌሰር አርኔ ቶማስ ቡድን፣ ቀላል በሆነ የቦታ እድገት ስትራቴጂ አማካኝነት በአንድ ቁሳቁስ ውስጥ ሃይድሮፊሊክ እና ሃይድሮፎቢክ ክልሎችን የያዘ ኮቫለንት ኦርጋኒክ ማዕቀፍ (COF)/graphene ባለሁለት ክልል ሃይድሮጄል ሪፖርት አድርጓል። ሃይድሮፊሊክ COF የሃይድሮፎቢክ ግራፊን ክልል ክፍል ይሸፍናል። ሁለቱን የእርጥበት ክልሎች በትክክል በመቆጣጠር፣ የተዳቀለው ሃይድሮጄል ውጤታማ የብርሃን መሰብሰብ፣ ሊስተካከል የሚችል እርጥብነት፣ የተመቻቸ የውሃ ይዘት እና የውሃ ትነት የኃይል ፍላጎትን ይቀንሳል። እንደ የፀሐይ አምጪ፣ ባለሁለት ክልል ሃይድሮጄል ለአንድ የፀሐይ ጨረር (1kw/m2) በሰዓት እስከ 3.69 ኪ.ግ/m2/ሰ የእንፋሎት ማመንጫ ፍጥነት ያገኛል፣ ይህም ከሌሎች የላቁ ቁሳቁሶች ጋር ሊወዳደር ይችላል። በተጨማሪም፣ ይህ ሃይድሮጄል ትነት ከባህር ውሃ እና ከቆሻሻ ውሃ የሚጠጣ ውሃ ለማምረት ሊያገለግል ይችላል፣ ይህም የውሃ ህክምናን አቅም ያሳያል። የምርምር ስራው በJACS መጽሔት ላይ “ለተሻሻለ የፀሐይ ኃይል የሚነዳ የውሃ ማመንጫ ኮቫለንት ኦርጋኒክ ፍሬምዎርክ/ግራፊን ባለሁለት ክልል ሃይድሮጄል” በሚል ርዕስ ታትሞ የወጣ ሲሆን ይህ መጽሔት ከፍተኛ ዓለም አቀፍ ጆርናል ነው።
- የሳይንስ እድገቶች፡ የውሃ ሊሊ ምላጭ መዋቅር-ተነሳሽነት ከፍተኛ ብቃት ያለው የፎቶተርማል የውሃ ትነት
በቅርብ ዓመታት ውስጥ፣ የፊት ለፊት የፀሐይ ትነት ማመንጨት ለጨው ማስወገጃ እና ለቆሻሻ ውሃ አያያዝ ከፍተኛ የኃይል ልወጣ ውጤታማነትን ለማሳካት ትልቅ አቅም አሳይቷል። ሆኖም ግን፣ በፀሐይ አምጪው ላይ የማይቀር የሚመስል የቆሻሻ ወይም የጨው ክምችት በመኖሩ ምክንያት ከፍተኛ የትነት መጠን ሊጠበቅ አይችልም። የሟሟ ክምችት እየጨመረ ሲሄድ መበላሸቱ ይፋጠነል። ይህንን ችግር ለመፍታት፣ በናንጂንግ ዩኒቨርሲቲ የሚገኘው የፕሮፌሰር ጂያ ዙ ቡድን በውሃ ሊሊ ቅጠሎች አወቃቀር ተመስጦ፣ ባለብዙ ደረጃ መዋቅር (በውሃ ሊሊ የተነሳሱ የሂራርክሽናል መዋቅር (WHS) የፎቶተርማል-ትነት ልወጣ መሳሪያ ነድፏል፣ ይህም 10 wt% ከፍተኛ ክምችት ያለው የጨው ውሃ እና 30 wt% የቆሻሻ ውሃ ሲያክም 80% የፎቶተርማል ልወጣ ውጤታማነትን ሊያሳድግ ይችላል። በከፍተኛ ክምችት ያለው ብሩንና ቆሻሻ ውሃ በሚታከምበት ጊዜ የፎቶተርማል ልወጣ ውጤታማነት ትነት እስኪጠናቀቅ ድረስ (ማለትም "ዜሮ ፈሳሽ") እና ወለሉ ንጹህ ሆኖ ይቆያል። ስራው በሳይንስ አድቫንስ ላይ “ለተረጋጋ እና ቀልጣፋ የፀሐይ ትነት የውሃ-ሊሊ ተነሳሽነት ያለው የሂራርክሽናል ዲዛይን” በሚል ርዕስ ታትሟል።
- ናኖ ኢነርጂ፡ ለፎቶተርማል የውሃ ትነት ሞሊብዴነም ዲሰልፋይድ
በዲኪን ዩኒቨርሲቲ የፍሮንተር ቁሶች ተቋም የሊፍንግ ዋን ቡድን ውስጥ ያሉ ተመራማሪዎች በከፊል ክሪስታል ትራንስፎርሜሽን አማካኝነት ለፀሐይ ውሃ ትነት ተከታታይ የሽግግር ብረት ዲሰልፋይድ እና ናይትሮጅን የበለፀገ ናይትሬድ ሄትሮስትራክቸርስ አዘጋጅተዋል። በተለይም እነዚህ የላቁ 2D ሄትሮስትራክቸርስ በኢንፍራሬድ ክልል ውስጥ የተሻሻለ የስፔክትራል መምጠጥ እና ውሃ፣ አሲዶች እና ቤዝሎችን ጨምሮ በተለያዩ መፍትሄዎች ውስጥ እጅግ በጣም ጥሩ የኬሚካል መረጋጋት ያሳያሉ። ከሁሉም በላይ ደግሞ በተሻሻለው የስፔክትራል መምጠጥ ጥንካሬ እና የሙቀት መቀነስ ምክንያት የMoS2-Mo5N6/ ሜላሚን አረፋ (MF) የፀሐይ ሙቀት መሳሪያ ከፍተኛ የትነት መጠን (2.31 ኪ.ግ m-2h-1) እና የልወጣ ውጤታማነት (106.6%) ያሳያል፣ ይህም በቅደም ተከተል ከMoS2/MF እና MF/የውሃ የፀሐይ መሳሪያዎች በ1.4 እና 4.7 እጥፍ ይበልጣል። ይህ ስራ ለፀሐይ ውሃ ማመንጨት በጣም ጥሩ የፎቶተርማል አፈጻጸም ያላቸው የላቁ 2D-2D TMDs-ናይትሮጅን-የበለፀገ ናይትሬድ ሄትሮስትራክቸርስ ተከታታይ ያቀርባል። ይህ ሥራ በናኖ ኢነርጂ፣ ከፍተኛ ዓለም አቀፍ ጆርናል ላይ ታትሞ የወጣው “ለፀሐይ ውሃ ማመንጫ የላቀ 2D-2D ሄትሮስትራክቸርስ ኦፍ ትራንስሚሽን ሜታል ዲካልኮጂኒድስ እና ናይትሮጅን-የበለፀጉ ናይትሬዶች” በሚል ርዕስ ነው።
የፀሐይ ብርሃን የፎቶተርማል የውሃ ትነት ቴክኖሎጂ በዓለም አቀፍ ደረጃ የንፁህ ውሃ እጥረትን እንደሚፈታ ይጠበቃል፣ አሁን መፍትሄ የሚፈልገው የፎቶተርማል ቁሳቁሶችን በዝቅተኛ ወጪ ማዘጋጀት፣ ከፍተኛ ብቃት ያለው አሠራር እንዲሁም በተግባራዊ አተገባበር አካባቢዎች ውስጥ የአጠቃቀም መረጋጋት እና ተንቀሳቃሽነት ነው፣ ለወደፊቱ ለሰው ልጅ ሁሉ የመጀመሪያ ጥቅም ተጨማሪ ውጤቶችን በጉጉት እንጠባበቃለን!
ስለ ሜላሚን ፎም ተጨማሪ መረጃ ለማግኘት በ [email protected] ያግኙን ወይም በ +86-28-8411-1861 በድምጽ ያግኙን።
አንዳንድ ሥዕሎች እና ጽሑፎች ከበይነመረቡ ተባዝተዋል፣ እና የቅጂ መብቱ የዋናው ጸሐፊ ነው። ማንኛውም ጥሰት ካለ, ለመሰረዝ እባክዎ ያነጋግሩን.