Thứ ba, 09/08/2022 | 03:02 - GMT+7

Chế tạo vật liệu quang nhiệt hiệu suất cao từ nước trà và trái phật thủ

Đây là sản phẩm do TS. Phạm Tiến Thành và các cộng sự của Trường Đại học Việt Nhật (Đại học Quốc gia Hà Nội) nghiên cứu và phát triển. Sản phẩm không chỉ có giá rẻ, có hiệu suất cao mà còn rất phù hợp với điều kiện của Việt Nam.

01/07/2022 - 15:07
Biến đổi khí hậu cùng với nước biển dâng đã và đang tác động trực tiếp đến tài nguyên nước tại Việt Nam. Thực tế cho thấy, hiện nay, nguồn nước đang có xu hướng giảm, cạn kiệt ở nhiều nơi khiến cho việc cung cấp nước ngọt trở nên khó khăn. Trong khi đó, nước biển lại là một nguồn tài nguyên khổng lồ. Do đó, nhiều quốc gia trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đã nghiên cứu nhằm tìm ra các giải pháp chuyển hóa nước biển thành nước ngọt trong bối cảnh nguồn nước sạch ngày càng khan hiếm.
Không nằm ngoài xu hướng chung này, TS. Phạm Tiến Thành và các cộng sự của Trường Đại học Việt Nhật (Đại học Quốc gia Hà Nội) đã tập trung nghiên cứu vật liệu quang nhiệt để ứng dụng trong các hệ thống sản xuất hơi nước bằng năng lượng mặt trời, qua đó giải quyết bài toán cung cấp nước sạch cho sinh hoạt.
Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công vật liệu quang nhiệt - loại vật liệu có khả năng hấp thụ ánh sáng và chuyển hóa thành nhiệt lượng để tăng tốc độ bay hơi từ trái phật thủ. Đây là loại trái cây có cấu trúc lỗ xốp, các ống mao dẫn có hình lục giác như tổ ong độc đáo, chứa đầy không khí nên có khả năng cách nhiệt thấp, rất phù hợp để làm vật liệu quang nhiệt.
TS. Phạm Tiến Thành (phải) cùng các cộng sự đã nghiên cứu vật liệu quang nhiệt để ứng dụng trong các hệ thống lọc nước biển thành nước ngọt.(Ảnh: Nhóm nghiên cứu)
Nhờ tính đơn giản và hiệu quả, phương pháp tạo phức ion kim loại bằng polyphenol đã được nhóm nghiên cứu lựa chọn để chế tạo vật liệu quang nhiệt trên nền vật liệu sinh khối. “Trước đây chúng tôi từng sử dụng polyphenol tổng hợp công nghiệp, tuy nhiên giá khá đắt. Trong khi đó, polyphenol cũng có nhiều trong các loại thực vật, đặc biệt là trong lá cây chè. Từ đó, chúng tôi mới nghĩ rằng tại sao không dùng trực tiếp trà xanh?” - TS. Phạm Tiến Thành chia sẻ.
Từ ý tưởng trên, nhóm đã bắt tay vào thử nghiệm. Cụ thể, quả phật thủ được cắt lát, xử lý bằng cồn, sau đó ngâm vào dung dịch nước chè và tổng hợp với dung dịch Fe3+ để tạo thành vật liệu quang nhiệt. Kết quả là nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công vật chế tạo có độ hấp thụ mặt trời rất cao, lên tới 95% trong dải bước sóng từ 300-2500 nm (dải bước sóng mặt trời thông thường).
Đáng chú ý, kết quả thử nghiệm vật liệu quang nhiệt từ trái phật thủ cho thấy nhiều tiềm năng trong ứng dụng loại vật liệu rẻ tiền này. Theo TS. Phạm Tiến Thành, trong điều kiện mô phỏng ở phòng thí nghiệm, vật liệu có tốc độ bay hơi nước là 1.92 kg m2/giờ trên một đơn vị ánh sáng mặt trời (tương đương 1 kW/m2). Tốc độ này bằng hoặc thậm chí cao hơn các vật liệu quang nhiệt bằng sinh khối đã có. Đặc biệt, nếu ứng dụng trong hệ thống sản xuất hơi nước bằng năng lượng mặt trời thực tế, mỗi ngày hệ thống có thể sản xuất từ 2,4-3,7kg/m2 nước sạch, đáp ứng đủ nhu cầu nước sinh hoạt hàng ngày trên quy mô nhỏ.
Ngoài ra, điểm nổi bật của vật liệu quang nhiệt từ trái phật thủ là ít bị bám muối trên bề mặt trong quá trình bay hơi. Trong khi đó, quy trình chế tạo cũng rất đơn giản, nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền và thân thiện với môi trường. "Hiện nay, chúng tôi mới thử nghiệm sơ bộ với diện tích vật liệu nhỏ trong thời gian ngắn. Chúng tôi rất muốn thử nghiệm trên diện tích vật liệu lớn hơn trong các điều kiện, vùng miền khác nhau để kiểm tra hiệu suất. Bởi thực tế điều kiện nắng, độ, ẩm,... mỗi nơi rất khác nhau” - TS. Phạm Tiến Thành nhấn mạnh.
Hiện nay, rất nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt là Hoa Kỳ và các quốc gia ở Trung Đông, Bắc Phi đã xây dựng các nhà máy lọc nước biển. Phần lớn các nhà máy này sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược (RO), cần đầu tư trang thiết bị và nhân lực trình độ cao để thực hiện các quá trình điều khiển, tiền xử lý nước biển và rửa màng lọc.
Bích Phương

Xem thêm

Tổng số lượt truy cập :
  • 9
  • 4
  • 1
  • 7
  • 7
  • 2
  • 4