Zabudnuté heslo?
Prihlásenie

Zariadenie odolné proti korózii si poradí s extrémne slanou vodou

Zariadenie odolné proti korózii si poradí s extrémne slanou vodou
Autor:
Roman Mališka
Zverejnené:
5. 11. 2020
Hodnotenie:
Už ste hlasovali.

Odsoľovacie systémy zohrávajú dôležitú úlohu pri zlepšovaní prístupu k pitnej vode, no niektoré druhy prírodných zdrojov sú príliš slané na to, aby to súčasné riešenia zvládli. Takáto hypersalínová voda môže mať obsah solí až 10-krát väčší ako slaná morská voda. Nový solárny odsoľovací systém sa však spolieha na špeciálny povlak, ktorý si poradí aj s touto extrémne slanou vodou.

Takzvaná hypersalínová voda sa môže vyrábať rôznymi priemyselnými procesmi, vrátane výroby ropy a zemného plynu, spolu so súčasnými postupmi odsoľovania, ktoré oddeľujú čerstvú vodu a súčasne vytvárajú koncentrovanú soľanku. Toto sa nedá riešiť bežnými technikami odsoľovania, pretože si to vyžaduje príliš veľký tlak. Odsoľovanie je tak energeticky náročné a finančné nákladné. Likvidácia hypersalínovej vody býva tiež zvyčajne nákladné.

Vedci preto teda pracujú na odsoľovacích technológiách novej generácie, ktoré sa môžu tejto náročnej úlohy zhostiť, vrátane tímu z univerzity Rice, ktorý vyvinul lacnú a efektívnu technológiu odsoľovania s využitím dvojrozmernú formu nitridu bóru.

Nitrid bóru má rôzne tvary a veľkosti, ale ak je vyrobený do dvojrozmerných hexagonálnych vzorov s hrúbkou lem jedného atómu, získava niektoré veľmi užitočné vlastnosti. Tento materiál, ktorý sa niekedy nazýva aj ako „biely grafén“, preukázal potenciál pri vývoji ultratenkej elektroniky a pokročilých solárnych článkov. Tím vedcov z univerzity Rice teraz zistil, že môže zohrať zásadnú úlohu pri odsoľovaní hypersalínovej vody.

V tomto type aplikácie jeho využitie spočíva v tom, že v odsoľovacom zariadení môže pomôcť dosiahnuť väčšie teplotné rozdiely na oboch stranách membrány. Vo všeobecnosti povedané, keď soľanka preteká cez jednu stranu týchto pórovitých membrán, je ohrievaná špeciálnym povlakom, ktorý vytvára rozdielnu teplotu oproti studenej vode na opačnej stane. To zase generuje tlak, ktorý núti vodné pary prechádzať membránou, aby sa odfiltrovala soľ a iné kontaminanty.

Schéma, ktorá znázorňuje nové odsoľovacie zariadenie vyvinuté vedcami z univerzity Rice.

Problémom však je, že hypersalínová voda je pri zohrievaní korozívnejšia, čo okamžite zničí vykurovacie články v prístroji. A tu prichádza na rad dvojrozmerný nitrid bóru, s ktorým vytvoril tím šesťuholníkové vrstvy na povrchu drôtovej mriežky z nehrdzavejúcej ocele, ktorá slúži ako vykurovací prvok a je zabudovaná do komerčnej membrány.

Tým sa vytvorila súčasť solárneho odsoľovacieho zariadenia, kde svetlom aktivované nanočastice, ktoré sú pripevnené k membráne, zhromažďujú všetku potrebnú energiu zo slnka. Pri testovaní vedci zistili, že táto konštrukcia dokázala odsoľovať hypersalínovú vodu na sladkú vodu s „výnimočne“ vysokým výkonom. A to pri 42 kilogramoch na meter štvorcový membrány, čo je podľa nich viac ako 10 násobok toho, čo zvládnu súčasné technológie solárnych membrán.

Bolo to dosiahnuté s použitím vykurovacieho telesa, ktoré bežalo na rovnakej frekvencii 50 Hz ako sieťové napájanie pre domácnosť, s hustotou výkonu až 50 kW na štvorcový meter. Vďaka špeciálnemu náteru si materiál údajne zachovával vynikajúcu stabilitu a preukázal vysokú tepelnú vodivosť, paropriepustnosť a odolnosť proti korózii.

Tím bol pritom schopný zabudovať túto technológiu do zvinutého membránového systému, čo je dobrým znamením pre kompaktné riešenie, ktoré by sa dalo podľa potreby prepraviť a použiť na inom mieste. Vedci teraz hľadajú priemyselných partnerov, ktorí by im pomohli vyvinúť väčšiu verziu pre testy priamo v teréne.

Tím dokázal začleniť svoju technológiu do zvinutého membránového systému.