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npj クリーン ウォーター 6 巻、記事番号: 12 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

界面太陽エネルギー蒸発は、現在の世界的なきれいな水資源の不足を軽減する効果的な手段です。 しかし、多くの太陽熱蒸発器は、ホスト材料の表面に光吸収材料をコーティングすることによって開発された二次元（2D）構造のデバイスであり、太陽熱蒸気の発生効率には限界があります。 このため、本研究では、基板として柔軟な木材と光吸収材料としてタンニン酸錯体を使用し、さらに畳み込み。 合理的な構造設計と材料の組み合わせにより、エバポレーターは優れた防カビ性と高効率の蒸発性能を発揮します。 黒色の装飾により木材の光吸収が大幅に改善され、その結果、200 ～ 800 nm の波長範囲で DW-TA-Fe3+ の高い吸収率 (>90%) が得られます。 木製コーン型蒸発器の水の蒸発速度は最大 1.79 kg m-2 h-1 に達し、2D 蒸発器の約 1.6 倍になります。 さらに、この蒸発器は優れた生物学的安定性と効果的な脱塩性能を示します。 この研究は、効果的な太陽熱水淡水化のための 3D 木製蒸発器の設計に新しい方向性を提供すると期待されています。

きれいな水の不足は、人口ブームと産業の発展により、今日の主要な差し迫った課題となっています1、2、3。 この問題を軽減するために、電気透析4、膜蒸留5、逆浸透6、多重効用蒸留（MED）、吸着脱塩（AD）7、8、9、10、11、12などの多くの技術が、クリーンな目的で使用されてきました。しかし、水の生産はプロセスが比較的複雑でコストが高いため適用が限られており、プロセスが比較的複雑でコストが高く、標準の普遍的性能比が低いため（10〜13％と計算されました）、適用が制限されています。標準一次エネルギーに基づく）13． 淡水化に利用される太陽界面蒸発は、淡水資源不足を緩和するための効果的かつ持続可能な方法である14、15、16、17。 従来の太陽熱蒸発（大量の水を加熱する）18、19、20、21とは異なり、この技術は特定の構造を使用してエネルギーを光吸収層に閉じ込め、構造表面での水の蒸発を可能にし、熱損失を効果的に低減します。より高い蒸発効率を達成します22、23、24、25、26、27。

ナノ金属イオン 28、酸化グラフェン 29、ポリピロール 30 など、さまざまな光熱材料が太陽界面蒸着システムに導入されています。光熱蒸着装置の吸収率を向上させ、熱損失を低減することにより、効率的な蒸着性能が達成されています 31、32、33。 34、35、36、37。 Zhuらは、金属ナノ粒子を天然木材に装飾することで、 は、200 ～ 2500 nm の波長範囲で 99% という高い吸収率を持つプラズモニック材料を設計しました 38。 フェンら。 メラミンスポンジ（MS）を焼成することにより太陽熱蒸発器を考案しました。 断熱材を備えた焼成 MS は、超高速の太陽蒸発速度 (1.98 kg m-2 h-1) と高い光熱効率 (~92%) を達成しました 39。 ヤンら。 は、氷の結晶をテンプレートとして使用した低温水熱還元と大気乾燥によって、95％の太陽エネルギー変換効率を備えた超軽量トウモロコシストロー/グラフェンエアロゲルを研究しました40。 低コストの天然木材は、その微細孔構造と優れた親水性により、太陽熱淡水化用の蒸発器として使用されました。 ほとんどの研究では、天然木の横断面および縦断面に光吸収材料をコーティングすることによって平面デバイスを構築しました41、42、43、44。 これらの技術には複雑な製造と低い蒸発速度という問題があり、蒸着性能のさらなる向上が必要です。 しかし、材料の選択は効率のボトルネックに達しており、エネルギー変換効率の理論的限界をさらに押し上げることは困難です。