Pembandingan dan evaluasi kinerja penguapan panas matahari dan teknologi pemanenan air atmosfer

Mengingat hal ini, Profesor Tan Swee Ching dari Universitas Nasional Singapura dan yang lainnya baru-baru ini menerbitkan artikel ulasan berjudul "Praktik terbaik untuk teknologi produksi air tenaga surya" tentang Keberlanjutan Alam. Masalah dan kesalahpahaman dalam proses pengujian, karakterisasi dan pelaporan teknologi pemanenan air atmosfer, praktik terbaik untuk pengujian standar dan evaluasi kinerja untuk menangani masalah di atas diusulkan dan dibahas secara rinci, dan norma dan standar industri untuk pengujian terkait dirumuskan. Strategi ini memberikan ide-ide baru untuk pengembangan teknologi produksi air tenaga surya.

a) Teknologi penguapan antarmuka fototermal surya, b) Diagram skema prinsip kerja teknologi pemanenan air atmosfer adsorpsi.

Untuk teknologi penguapan antarmuka fototermal surya: Artikel pertama menekankan pentingnya keluaran AM 1.5 yang stabil dan seragam untuk mensimulasikan sinar matahari. Untuk menekan masukan panas tambahan dari sumber cahaya dan lingkungan, penulis merekomendasikan penggunaan reticle untuk pengujian cahaya dan selanjutnya merekomendasikan enkapsulasi pra-uji yang diperlukan dari evaporator fototermal untuk mengurangi panas antara area yang tidak terpapar dan pertukaran kualitas udara. Lingkungan tanpa angin sangat penting untuk validitas dan komparabilitas data uji. Untuk mengurangi gangguan faktor-faktor di atas sebanyak mungkin dan menjaga keakuratan data pengujian, artikel tersebut merekomendasikan penggunaan sampel berukuran besar untuk pengujian penguapan cahaya. Selain itu, penulis kemudian menekankan pentingnya alat simulasi dalam memastikan dan memvalidasi validitas yang wajar dari metode pengujian.

Di bidang evaporasi fototermal, salah satu parameter kinerja yang paling representatif adalah laju evaporasi, tetapi parameter ini tidak dapat benar-benar mencerminkan hasil air dari evaporator yang digunakan per satuan luas dan waktu. Hal ini karena laju penguapan diukur dengan mengamati kehilangan massa sistem, mengabaikan proses kondensasi sistem, dan kapasitas produksi air yang benar-benar berarti, laju pengumpulan air, harus diuji untuk perolehan massa (mass gain). Dalam artikel tersebut, penulis menyoroti pentingnya melaporkan tingkat pengumpulan air dan membahas secara rinci strategi referensi jangka pendek untuk kondensasi evaporasi fototermal yang efisien.

Selain konsentrasi ion garam, artikel tersebut menunjukkan bahwa pengujian organik dan mikroba juga merupakan mata rantai yang sangat diperlukan dalam proses pengujian kualitas air yang lengkap, yang juga harus diperhatikan oleh civitas akademika. Penulis selanjutnya merumuskan mekanisme regulasi dan kriteria evaluasi entalpi penguapan pada antarmuka fototermal di bawah struktur mikro-nano, yang memberikan dasar teoritis untuk mengklarifikasi mekanisme penguapan fototermal.

Untuk teknologi pemanenan air atmosfer tipe adsorpsi yang digerakkan oleh tenaga surya: Artikel pertama menekankan pentingnya uji adsorpsi isoterm kelembaban penuh, dan berfokus pada eksplorasi kisaran 0-20 persen kelembaban, karena menjelaskan perilaku adsorpsi pada kelembaban rendah dapat lebih baik Ini membantu untuk memahami proses interaksi padat-gas dan orientasi situs adsorpsi, dan bermanfaat untuk memandu desain bahan penyerap kinerja tinggi yang cocok untuk iklim kering. Penulis juga merekomendasikan uji adsorpsi isotermal multi-suhu dan uji desorpsi isobarik multi-tekanan untuk mensimulasikan dan memprediksi karakteristik operasi bahan tangkapan air atmosfer di bawah kondisi kerja yang berbeda. Perlu dicatat bahwa artikel tersebut menunjukkan bahwa kinetika adsorpsi dan desorpsi air atmosfer lebih cocok untuk evaluasi eksperimental menggunakan perangkat skala besar, dan tidak disarankan untuk menggunakan sampel skala kecil seperti partikel dan bubuk untuk pengujian, karena yang pertama dapat secara lebih realistis memulihkan skenario operasi kehidupan nyata. Perpindahan panas dan massa dalam suatu bahan.

Situasi lain saat ini yang menghalangi perbandingan antara bahan yang berbeda di bidang pemanenan air atmosfer adalah bahwa literatur sering menggunakan parameter kinerja inti yang berbeda untuk pelaporan selektif, dan kontradiksi utama terletak pada hasil massa (liter/kg·hari) dan hasil area (liter /m2 hari). Penulis percaya bahwa dua parameter di atas memiliki nilai referensi penting untuk evaluasi bahan pemanen air atmosfer dan layak dilaporkan secara bersamaan, karena sangat penting untuk mencapai hasil massa dan hasil luas yang tinggi pada saat yang bersamaan. Hal ini karena, di masa depan, bahan/perangkat pemanen air Atmosfer yang ideal harus memiliki karakteristik miniaturisasi, ringan, dan tingkat produksi air yang tinggi pada saat yang bersamaan.

Selain itu, dibatasi oleh mode kerja dan waktu siklus yang berbeda, sulit untuk secara akurat membandingkan tingkat produksi air harian dari bahan dan perangkat pemanen air di atmosfer. Dalam pandangan ini, penulis mengusulkan penilaian kuantitatif kebutuhan energi desorpsi bahan adsorben, yaitu melaporkan hasil air spesifik: liter/kWh bahan adsorben per unit masukan energi. Dalam kasus insolasi total tertentu, batas laju produksi air dari bahan yang berbeda dapat diperkirakan secara efektif, sehingga menghilangkan keterbatasan mode kerja dan kondisi siklus yang berbeda.

Teknologi produksi air bersih yang digerakkan oleh tenaga surya itu sendiri memiliki keunggulan yaitu hijau dan berkelanjutan, sehingga keberlanjutan tahap penerapannya sangat ditentukan oleh bahan itu sendiri. Namun, persiapan material berkinerja tinggi skala kilogram dengan potensi peningkatan skala tetap menjadi tantangan utama.