Учёные рассказали RT о новой технологии опреснения воды с применением графена
Специалисты из России совершили значительный прорыв в области водоочистки, разработав инновационный метод опреснения с использованием графеновых частиц, сопоставимых по размеру с клетками эпидермиса. В ходе экспериментов исследователи изучили влияние различных спектров освещения на процесс испарения воды с добавлением графена. Результаты превзошли ожидания – солнечное излучение в сочетании с графеновыми частицами увеличивает скорость испарения почти вдвое. Это открытие открывает широкие перспективы не только в сфере водоочистки, но и в области солнечной энергетики.
Исследовательская группа из Национального исследовательского университета «МЭИ» достигла впечатляющих результатов в оптимизации процесса испарения воды. При поддержке Российского научного фонда (РНФ) ученым удалось увеличить скорость испарения на 95% без дополнительных энергетических затрат. Детали исследования опубликованы в престижном научном издании Solar Energy.
Материалом, обеспечившим такой впечатляющий результат, стал графен – уникальный наноматериал толщиной в один атом углерода, обладающий превосходной теплопроводностью и огромной удельной площадью поверхности. Эти характеристики сделали его идеальным кандидатом для совершенствования технологий опреснения морской воды и очистки промышленных стоков.
В рамках эксперимента исследователи создали особую суспензию, смешав дистиллированную воду с графеновыми хлопьями (5% концентрация). Размеры частиц графена были сопоставимы с клетками кожи человека, а их толщина составляла всего 3-5 атомов углерода.
Для проведения экспериментов была сконструирована специализированная установка, включающая источник излучения, емкость для жидкости и высокоточные измерительные приборы для контроля температуры и массы.
В ходе сравнительного анализа ученые изучили динамику испарения обычной воды и воды с графеновыми добавками при воздействии различных спектров света – от синего до дальнего инфракрасного.
Исследование показало, что дальний инфракрасный свет одинаково воздействует на оба образца, синий свет не вызывает температурных изменений, а красный даже способствует охлаждению чистой воды. Однако настоящий прорыв произошел при использовании зеленого и ближнего инфракрасного излучения.
В этих условиях температура графеновой суспензии за 90 минут эксперимента повысилась на три градуса (с 15,5°С до 18,5°С), в то время как температура контрольного образца осталась неизменной. Это демонстрирует уникальную способность графена поглощать определенные длины волн и эффективно передавать тепло воде.
Самые впечатляющие результаты были получены при использовании естественного солнечного света – скорость испарения воды с графеновыми частицами превысила показатели чистой воды на 68-95%. Это открытие может произвести революцию не только в технологиях водоочистки, но и в солнечной энергетике.
В настоящее время ученые работают над усовершенствованием технологии, стремясь предотвратить седиментацию графеновых частиц.
«Комбинация воды и графеновых хлопьев может служить хорошей рабочей жидкостью, способной поглощать широкий диапазон длин волн для прямого преобразования солнечного излучения в тепловую энергию. Полученные нами данные позволят решить многие прикладные задачи в таких областях как солнечная энергетика и традиционные тепловые системы», — пояснила RT доцент кафедры низких температур Московского энергетического института Инна Михайлова.
Источник:russian.rt.com