Benchmarking en prestatie-evaluatie van thermische verdampings- en atmosferische waterwinningstechnologieën

Met het oog hierop publiceerden professor Tan Swee Ching van de National University of Singapore en anderen onlangs een overzichtsartikel getiteld "Best practices for solar water production technologies" over natuurduurzaamheid. Problemen en misverstanden in het proces van testen, karakterisering en rapportage van atmosferische waterwinningstechnologie, de beste praktijken voor gestandaardiseerde tests en prestatie-evaluatie om met de bovenstaande problemen om te gaan, worden voorgesteld en in detail besproken, en industrienormen en normen voor gerelateerde tests worden geformuleerd. Deze strategie biedt nieuwe ideeën voor de ontwikkeling van zonne-waterproductietechnologie.

a)Zonnefotothermische interface verdampingstechnologie,b)Schematisch diagram van het werkingsprincipe van adsorptie atmosferische wateropvangtechnologie.

Voor zonnefotothermische interfaceverdampingstechnologie: het artikel benadrukt eerst het belang van een stabiele en uniforme output van AM 1.5 om zonlicht te simuleren. Om extra warmte-input van de lichtbron en de omgeving te onderdrukken, bevelen de auteurs het gebruik van een dradenkruis aan voor lichttesten en bevelen ze verder de noodzakelijke pre-testinkapseling van de fotothermale verdamper aan om de warmte tussen niet-blootgestelde gebieden en de uitwisseling van luchtkwaliteit te verminderen. Een windstille omgeving is cruciaal voor de validiteit en vergelijkbaarheid van testgegevens. Om de interferentie van de bovenstaande factoren zoveel mogelijk te verdunnen en de nauwkeurigheid van de testgegevens te behouden, beveelt het artikel het gebruik van grote monsters aan voor de test van lichtverdamping. Daarnaast benadrukken de auteurs vervolgens het belang van simulatietools bij het waarborgen en valideren van de redelijke validiteit van de testmethode.

Op het gebied van fotothermische verdamping is een van de meest representatieve prestatieparameters de verdampingssnelheid, maar deze parameter kan de wateropbrengst van de gebruikte verdamper per oppervlakte-eenheid en tijd niet echt weergeven. Dit komt omdat de verdampingssnelheid wordt gemeten door het massaverlies van het systeem te observeren, het condensatieproces van het systeem te negeren, en de echt zinvolle waterproductiecapaciteit, de wateropvangsnelheid, moet worden getest op massawinst (massawinst) . In het artikel benadrukken de auteurs het belang van het rapporteren van wateropvangsnelheden en bespreken ze in detail een referentiestrategie op korte termijn voor efficiënte fotothermale verdampingscondensatie.

Naast de concentratie van zoutionen wijst het artikel erop dat organische en microbiële testen ook een onmisbare schakel zijn in het volledige testproces van de waterkwaliteit, waaraan ook de academische gemeenschap aandacht moet besteden. De auteurs formuleren verder het regulatiemechanisme en de evaluatiecriteria van de verdampingsenthalpie op het fotothermale grensvlak onder de micro-nanostructuur, wat een theoretische basis biedt voor het verduidelijken van het fotothermale verdampingsmechanisme.

Voor door zonne-energie aangedreven adsorptie-type atmosferische waterwinningstechnologie: het artikel benadrukt eerst het belang van isothermadsorptietests met volledige vochtigheid en richt zich op de verkenning van het vochtigheidsbereik van 0-20%, omdat het ophelderen van het adsorptiegedrag bij lage luchtvochtigheid beter kan Het helpt het interactieproces tussen vaste gassen en de oriëntatie van adsorptieplaatsen te begrijpen en is gunstig voor het ontwerp van hoogwaardige adsorberende materialen die geschikt zijn voor droge klimaten. De auteur beveelt ook een multi-temperatuur isotherme adsorptietest en een multi-druk isobare desorptietest aan om de bedrijfskenmerken van atmosferische wateropvangmaterialen onder verschillende werkomstandigheden te simuleren en te voorspellen. Het is vermeldenswaard dat het artikel erop wijst dat de kinetiek van atmosferische wateradsorptie en desorptie meer geschikt zijn voor experimentele evaluatie met behulp van grootschalige apparaten, en het wordt niet aanbevolen om kleinschalige monsters zoals deeltjes en poeders te gebruiken voor het testen, omdat de eerste realistischer kan zijn om real-life bedrijfsscenario's te herstellen. Warmte- en massaoverdracht binnen een materiaal.

Een andere actuele situatie die de vergelijking tussen verschillende materialen op het gebied van atmosferische waterwinning belemmert, is dat de literatuur vaak verschillende kernprestatieparameters gebruikt voor selectieve rapportage, en de belangrijkste tegenstrijdigheid ligt in de massaopbrengst (liter / kg · dag) en de oppervlakteopbrengst (liter / m2 dag). De auteurs zijn van mening dat de bovenstaande twee parameters een belangrijke referentiewaarde hebben voor de evaluatie van atmosferische waterwinningsmaterialen en de moeite waard zijn om tegelijkertijd te rapporteren, omdat het cruciaal is om tegelijkertijd een hoge massaopbrengst en oppervlakteopbrengst te bereiken. Dit komt omdat in de toekomst ideale atmosferische wateropvangmaterialen / apparaten tegelijkertijd de kenmerken van miniaturisatie, lichtgewicht en hoge waterproductiesnelheid moeten hebben.

Bovendien is het, beperkt door verschillende werkmodi en cyclustijden, moeilijk om de dagelijkse waterproductiesnelheden van atmosferische waterwinningsmaterialen en -apparaten nauwkeurig te vergelijken. Met het oog hierop stellen de auteurs een kwantitatieve beoordeling voor van de desorptie-energiebehoeften van het adsorberende materiaal, d.w.z. het rapporteren van de specifieke wateropbrengst: liter / kWh van het adsorberende materiaal per eenheid energie-input. In het geval van een bepaalde totale instraling kan de waterproductiesnelheidslimiet van verschillende materialen effectief worden geschat, om de beperkingen van verschillende werkmodi en cyclusomstandigheden weg te nemen.

De door zonne-energie aangedreven technologie voor de productie van schoon water zelf heeft het voordeel dat deze groen en duurzaam is, dus de duurzaamheid van de toepassingsfase wordt grotendeels bepaald door het materiaal zelf. De bereiding van hoogwaardige materialen op kilogramschaal met opschalingspotentieel blijft echter een grote uitdaging.