Ante la inminente escasez de agua dulce en el mundo, un equipo de investigadores de Singapur está recurriendo a generadores de vapor solares (SSG), que se perfilan como un dispositivo prometedor para la desalinización. La desalinización puede ser una solución costosa y que consume mucha energía para la escasez de agua. Este sistema de energía renovable imita el ciclo natural del agua al utilizar la energía del sol para evaporar y evaporar el agua. Sin embargo, la tecnología está limitada por la necesidad de crear topologías complejas para aumentar la superficie necesaria para lograr una alta eficiencia de evaporación del agua.
Para superar este obstáculo, el equipo buscó inspiración para el diseño en los árboles y aprovechó las posibilidades de la impresión 3D. adentro Revisión de física aplicada, El equipo presenta una tecnología de última generación para fabricar SSG eficientes para la desalinización y un método novedoso para imprimir nanocompuestos funcionales para la fusión de chorros múltiples (MJF).
“Hemos desarrollado SSG con un rendimiento fototérmico excepcional y propiedades de autolimpieza”, afirmó Kun Zhu, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad Tecnológica de Nanyang. “El uso de una estructura porosa similar a un árbol aumenta significativamente las tasas de evaporación del agua y evita la acumulación de sal para garantizar un funcionamiento continuo; su rendimiento permanece relativamente estable incluso después de largas pruebas”.
La física detrás de su enfoque implica la conversión de energía de luz en calor, donde SSG absorbe energía solar, la convierte en calor y evapora agua/agua de mar. La estructura porosa del SSG ayuda a mejorar la autolimpieza al eliminar las sales acumuladas para garantizar un rendimiento de desalinización sostenible.
“Utilizando un eficaz agente de fusión fototérmico, la tecnología de impresión MJF puede producir rápidamente piezas con diseños complejos”, afirmó. “Para mejorar la eficiencia de la conversión fototérmica de agentes fusores y piezas impresas, desarrollamos un nuevo tipo de agente fusor derivado de estructuras organometálicas”.
Sus SSG se inspiraron en la transpiración de las plantas y estaban compuestos por pequeñas microestructuras en forma de árboles, creando un bosque eficiente que distribuye el calor.
“Nuestro diseño bioinspirado aumenta la superficie de SSG”, dijo Zhou “El uso de un diseño en forma de árbol aumenta la superficie del SSG, lo que mejora el transporte de agua y aumenta la eficiencia de la evaporación”.
Una gran sorpresa fue la alta tasa de evaporación de agua observada tanto en entornos simulados como en pruebas de campo. El agua purificada cumple consistentemente con los estándares de agua potable, incluso después de largos períodos de pruebas.
“Esto demuestra la practicidad y eficiencia de nuestro enfoque”, afirmó Zhou. “Y se puede producir en masa de forma rápida y sencilla con las impresoras comerciales MJF”.
El trabajo del equipo muestra un potencial significativo para abordar la escasez de agua dulce.
“Nuestros SSG se pueden utilizar en áreas con acceso limitado a agua dulce para proporcionar una solución de desalinización sostenible y eficiente”, afirmó Zhou. “Más allá de la desalinización, podría adaptarse a otras aplicaciones que requieran una conversión eficiente de la energía solar y la purificación del agua”.