Evaluación comparativa y evaluación del rendimiento de las tecnologías de evaporación solar térmica y recolección de agua atmosférica

En vista de esto, el profesor Tan Swee Ching de la Universidad Nacional de Singapur y otros publicaron recientemente un artículo de revisión titulado "Mejores prácticas para las tecnologías de producción solar de agua" sobre la sostenibilidad de la naturaleza. Se proponen y discuten en detalle los problemas y malentendidos en el proceso de pruebas, caracterización y presentación de informes de la tecnología de recolección de agua atmosférica, las mejores prácticas para las pruebas estandarizadas y la evaluación del rendimiento para tratar los problemas anteriores, y se formulan las normas y estándares de la industria para las pruebas relacionadas. Esta estrategia proporciona nuevas ideas para el desarrollo de la tecnología de producción solar de agua.

a)Tecnología de evaporación de interfaz fototérmica solar,b)Diagrama esquemático del principio de funcionamiento de la tecnología de recolección de agua atmosférica de adsorción.

Para la tecnología de evaporación de interfaz fototérmica solar: El artículo primero enfatiza la importancia de una salida estable y uniforme de AM 1.5 para simular la luz solar. Para suprimir la entrada de calor adicional de la fuente de luz y el ambiente, los autores recomiendan el uso de una retícula para las pruebas de luz y recomiendan además la encapsulación necesaria previa a la prueba del evaporador fototérmico para reducir el calor entre las áreas no expuestas y el intercambio de calidad del aire. Un entorno sin viento es crucial para la validez y comparabilidad de los datos de prueba. Para diluir la interferencia de los factores anteriores tanto como sea posible y mantener la precisión de los datos de prueba, el artículo recomienda el uso de muestras de gran tamaño para la prueba de evaporación de la luz. Además, los autores enfatizan posteriormente la importancia de las herramientas de simulación para garantizar y validar la validez razonable del método de prueba.

En el campo de la evaporación fototérmica, uno de los parámetros de rendimiento más representativos es la tasa de evaporación, pero este parámetro no puede reflejar realmente el rendimiento de agua del evaporador utilizado por unidad de área y tiempo. Esto se debe a que la tasa de evaporación se mide observando la pérdida de masa del sistema, ignorando el proceso de condensación del sistema, y la capacidad de producción de agua verdaderamente significativa, la tasa de recolección de agua, debe probarse para las ganancias de masa (ganancias de masa). En el artículo, los autores destacan la importancia de informar las tasas de recolección de agua y discuten en detalle una estrategia de referencia a corto plazo para una condensación evaporativa fototérmica eficiente.

Además de la concentración de iones de sal, el artículo señala que las pruebas orgánicas y microbianas también son un vínculo indispensable en el proceso completo de prueba de calidad del agua, al que también debe prestar atención la comunidad académica. Los autores formulan además el mecanismo de regulación y los criterios de evaluación de la entalpía de evaporación en la interfaz fototérmica bajo la estructura micro-nano, que proporciona una base teórica para aclarar el mecanismo de evaporación fototérmica.

Para la tecnología de recolección de agua atmosférica de tipo adsorción impulsada por energía solar: El artículo primero enfatiza la importancia de las pruebas de adsorción isotérmica de humedad completa, y se centra en la exploración del rango de humedad del 0-20%, porque dilucidar el comportamiento de adsorción a baja humedad puede mejorar Ayuda a comprender el proceso de interacción sólido-gas y la orientación de los sitios de adsorción, y es beneficioso para guiar el diseño de materiales adsorbentes de alto rendimiento adecuados para climas áridos. El autor también recomienda una prueba de adsorción isotérmica de múltiples temperaturas y una prueba de desorción isobárica de múltiples presiones para simular y predecir las características de funcionamiento de los materiales de captación de agua atmosférica en diferentes condiciones de trabajo. Vale la pena señalar que el artículo señala que la cinética de la adsorción y desorción de agua atmosférica es más adecuada para la evaluación experimental utilizando dispositivos a gran escala, y no se recomienda usar muestras a pequeña escala como partículas y polvos para las pruebas, porque las primeras pueden restaurar de manera más realista los escenarios operativos de la vida real. Transferencia de calor y masa dentro de un material.

Otra situación actual que dificulta la comparación entre diferentes materiales en el campo de la recolección de agua atmosférica es que la literatura a menudo utiliza diferentes parámetros de rendimiento central para la presentación selectiva de informes, y la principal contradicción radica en el rendimiento de masa (litro / kg · día) y el rendimiento de área (litro / m2 día). Los autores creen que los dos parámetros anteriores tienen un valor de referencia importante para la evaluación de los materiales de recolección de agua atmosférica y vale la pena informarlos simultáneamente, porque es crucial lograr un alto rendimiento de masa y rendimiento de área al mismo tiempo. Esto se debe a que, en el futuro, los materiales / dispositivos ideales de recolección de agua atmosférica deben tener las características de miniaturización, peso ligero y alta tasa de producción de agua al mismo tiempo.

Además, limitado por diferentes modos de trabajo y tiempos de ciclo, es difícil comparar con precisión las tasas diarias de producción de agua de los materiales y dispositivos atmosféricos de recolección de agua. En vista de esto, los autores proponen una evaluación cuantitativa de los requisitos de energía de desorción del material adsorbente, es decir, informando el rendimiento de agua específico: litro / kWh del material adsorbente por unidad de entrada de energía. En el caso de una cierta insolación total, el límite de la tasa de producción de agua de diferentes materiales se puede estimar de manera efectiva, a fin de eliminar las limitaciones de los diferentes modos de trabajo y condiciones de ciclo.

La tecnología de producción de agua limpia impulsada por energía solar en sí misma tiene la ventaja de ser verde y sostenible, por lo que la sostenibilidad de su etapa de aplicación está determinada en gran medida por el propio material. Sin embargo, la preparación de materiales de alto rendimiento a escala de kilogramos con potencial de ampliación sigue siendo un desafío importante.