एमआईटी इन्जिनियरहरू र सहयोगीहरूले सौर्य शक्तिको विकास गरे पृथक्करण उपकरण जसले अन्य डिजाइनहरूको नुन-क्लोगिंग मुद्दाहरूलाई बेवास्ता गर्दछ।
एमआईटी र चीनका इन्जिनियरहरूले समुद्रबाट प्रेरित र सूर्यद्वारा संचालित पूर्ण रूपमा निष्क्रिय उपकरणको साथ समुद्री पानीलाई पिउने पानीमा परिणत गर्ने लक्ष्य राखेका छन्।
एउटा झुकेको दस-चरण डिसेलिनेशन प्रणाली प्रोटोटाइप "डुङ्गा जस्तो" जलाशयमा अवस्थित छ। छवि क्रेडिट: Jintong गाओ र Zhenyuan Xu / MIT
जर्नलमा प्रकाशित एउटा पेपरमा जुल, टोलीले नयाँ सौर्य डिसेलिनेशन प्रणालीको डिजाइनलाई रूपरेखा दिन्छ जसले नुन पानीमा लिन्छ र यसलाई प्राकृतिक सूर्यको किरणले तताउँछ।
डिसेलिनेशन यन्त्रको कन्फिगरेसनले समुद्रको धेरै ठूलो "थर्मोहलाइन" परिसंचरण जस्तै घुमाउरो किनारमा पानीलाई घुमाउन अनुमति दिन्छ। यो परिसंचरण, सूर्यको तापसँग मिलाएर, पानीलाई वाष्पीकरण गर्दछ, नुनलाई पछाडि छोड्छ। त्यसपछि पानीको बाफलाई गाढा गरी शुद्ध, पिउन योग्य पानीको रूपमा संकलन गर्न सकिन्छ।
यस बीचमा, बचेको नुनले प्रणालीलाई जम्मा र बन्द गर्नुको सट्टा उपकरणको माध्यमबाट र बाहिर घुम्न जारी राख्छ।
नयाँ डिसेलिनेसन प्रणालीमा हाल परीक्षण भइरहेका अन्य सबै निष्क्रिय सौर्य डिसेलिनेशन अवधारणाहरू भन्दा उच्च पानी-उत्पादन दर र उच्च नुन-अस्वीकार दर छ।
अनुसन्धाताहरूको अनुमान छ कि यदि प्रणालीलाई सानो सुटकेसको आकारमा मापन गरियो भने, यसले प्रतिघण्टा लगभग 4 देखि 6 लिटर पिउने पानी उत्पादन गर्न सक्छ र प्रतिस्थापन पार्ट्सहरू आवश्यक पर्ने धेरै वर्ष अघि रहन्छ। यस मापन र कार्यसम्पादनमा, प्रणालीले ट्यापको पानी भन्दा सस्तो दर र मूल्यमा पिउने पानी उत्पादन गर्न सक्छ।
प्राकृतिक सूर्यको प्रकाश अन्तर्गत प्रोटोटाइपको बाहिरी परीक्षण। छवि क्रेडिट: Jintong गाओ र Zhenyuan Xu / MIT
एमआईटीको डिभाइस रिसर्च ल्याबोरेटरीका अनुसन्धान वैज्ञानिक लेनान झाङ भन्छन्, “पहिलो पटक सूर्यको किरणबाट उत्पादित पानी ट्यापको पानीभन्दा पनि सस्तो हुन सम्भव छ।
टोलीले एउटा सानो परिवारको दैनिक आवश्यकताहरू पूरा गर्न पर्याप्त पिउने पानी उत्पादन गर्न सक्ने गरी स्केल-अप डिसेलिनेशन उपकरणको परिकल्पना गरेको छ। प्रणालीले अफ-ग्रिड, तटीय समुदायहरूलाई पनि आपूर्ति गर्न सक्छ जहाँ समुद्री पानी सजिलै पहुँचयोग्य छ।
झाङका अध्ययनका सह-लेखकहरूमा एमआईटी स्नातक विद्यार्थी याङ झोङ र इभलिन वाङ, इन्जिनियरिङका फोर्ड प्रोफेसर, जिन्टोङ गाओ, जिनफाङ यू, झान्यु ये, रुझु वाङ र चीनको शाङ्घाई जिओ टोङ विश्वविद्यालयका झेन्युआन सु छन्।
एक शक्तिशाली संवहन
टोलीको नयाँ डिसेलिनेशन प्रणालीमा सुधार हुन्छ अघिल्लो डिजाइन - धेरै तहहरूको समान अवधारणा, चरणहरू भनिन्छ। प्रत्येक चरणमा एक बाष्पीकरण र कन्डेनसर समावेश थियो जसले सूर्यबाट तातोलाई आगमन पानीबाट निष्क्रिय रूपमा अलग गर्न प्रयोग गर्यो।
त्यो डिजाइन, जुन टोलीले एमआईटी भवनको छतमा परीक्षण गर्यो, कुशलतापूर्वक सूर्यको उर्जालाई पानी वाष्पीकरणमा रूपान्तरण गर्यो, जुन पछि पिउने पानीमा गाढा भयो।
तर बाँकी रहेको नुनले केही दिनपछि प्रणालीलाई ठप्प पार्ने क्रिस्टलको रूपमा द्रुत रूपमा जम्मा भयो। वास्तविक-विश्व सेटिङमा, प्रयोगकर्ताले बारम्बार चरणहरू राख्नु पर्छ, जसले प्रणालीको समग्र लागतमा उल्लेखनीय वृद्धि गर्नेछ।
अनुगमन प्रयासमा, तिनीहरू समाधान निकाल्यो समान स्तरित कन्फिगरेसनको साथ, यस पटक थपिएको सुविधाको साथ जसले आउने पानीको साथसाथै बाँकी रहेको नुनलाई परिसंचरण गर्न मद्दत गर्यो। यस डिजाइनले यन्त्रमा नुन जम्मा हुन र जम्मा हुनबाट रोकेको भए तापनि यसले अपेक्षाकृत कम दरमा पानीलाई डिसेलिनेट गर्यो।
पछिल्लो पुनरावृत्तिमा, टोलीले यो डिसेलिनेशन प्रणाली डिजाइनमा अवतरण गरेको विश्वास गर्छ जसले उच्च पानी-उत्पादन दर, र उच्च नुन अस्वीकृति दुवै प्राप्त गर्दछ, यसको मतलब यो प्रणालीले छिटो र भरपर्दो रूपमा विस्तारित अवधिको लागि पिउने पानी उत्पादन गर्न सक्छ।
तिनीहरूको नयाँ डिजाइनको कुञ्जी तिनीहरूको दुई अघिल्लो अवधारणाहरूको संयोजन हो: बाष्पीकरण र कन्डेन्सरहरूको बहु-चरण प्रणाली, जुन प्रत्येक चरण भित्र पानी र नुनको परिसंचरण बढाउन पनि कन्फिगर गरिएको छ।
"हामीले अब अझ बढी शक्तिशाली संवहन परिचय गर्छौं, जुन हामी सामान्यतया समुद्रमा किलोमिटर-लामो स्केलमा देख्ने जस्तै हो," सु भन्छन्।
टोलीको नयाँ प्रणालीमा उत्पन्न भएका साना परिसंचरणहरू महासागरमा "थर्मोहालाइन" संवहनसँग मिल्दोजुल्दो छ - समुद्रको तापक्रम ("थर्मो") र लवणता ("हेलाइन" मा भिन्नताको आधारमा संसारभरि पानीको आवागमनलाई चलाउने घटना। )।
"जब समुद्री पानी हावाको सम्पर्कमा आउँछ, सूर्यको किरणले पानीलाई वाष्पीकरण गर्न चलाउँछ। एकपटक पानीले सतह छोडेपछि, नुन रहन्छ। र नुनको सांद्रता जति उच्च हुन्छ, तरल पदार्थ उति नै सघन हुन्छ, र यो भारी पानी तलतिर बग्न चाहन्छ,” झाङ बताउँछन्।
"सानो बक्समा यो किलोमिटर-चौडा घटनाको नक्कल गरेर, हामी नुन अस्वीकार गर्न यो सुविधाको फाइदा लिन सक्छौं।"
बाहिर ट्याप गर्दै
टोलीको नयाँ डिजाइनको मुटु एकल चरण हो जुन पातलो बाकस जस्तो देखिन्छ, जसमा कालो सामग्री छ जसले कुशलतापूर्वक सूर्यको तापलाई अवशोषित गर्दछ। भित्र, बाकस माथि र तल खण्डमा विभाजित छ।
पानी माथिल्लो आधाबाट बग्न सक्छ, जहाँ छत बाष्पीकरण तहले लाइन गरिएको छ जसले सूर्यको तापलाई न्यानो बनाउन र प्रत्यक्ष सम्पर्कमा कुनै पनि पानीलाई वाष्पीकरण गर्न प्रयोग गर्दछ। पानीको बाफलाई त्यसपछि बाकसको तल्लो आधा भागमा फनेल गरिन्छ, जहाँ कन्डेन्सिङ लेयरले वाष्पलाई नुन-रहित, पिउन योग्य तरल पदार्थमा हावा-चिसो बनाउँछ।
अन्वेषकहरूले पूरै बाकसलाई एउटा ठूलो, खाली भाँडो भित्र झुकावमा सेट गरे, त्यसपछि बक्सको माथिल्लो आधाबाट तल भाँडाको तल्लो भागबाट एउटा ट्यूब जोडे, र पोतलाई नुनपानीमा फ्याँक्यो।
यस कन्फिगरेसनमा, पानी प्राकृतिक रूपमा ट्यूबको माध्यमबाट र बक्समा धकेल्न सक्छ, जहाँ बक्सको झुकाव, सूर्यबाट प्राप्त थर्मल उर्जासँग मिलेर, पानी बग्ने क्रममा घुम्न प्रेरित गर्दछ। साना एडीजहरूले पानीलाई माथिल्लो बाष्पीकरण तहको सम्पर्कमा ल्याउन मद्दत गर्दछ जबकि नुनलाई परिसंचरणमा राख्छ, बसोबास र बन्द गर्नुको सट्टा।
टोलीले यस डिसेलिनेशन उपकरणको धेरै प्रोटोटाइपहरू निर्माण गर्यो, एक, तीन, र 10 चरणहरू, र प्राकृतिक समुद्री पानी र सात गुणा नुनिलो पानी सहित विभिन्न लवणताको पानीमा तिनीहरूको प्रदर्शन परीक्षण गर्यो।
यी परीक्षणहरूबाट, अन्वेषकहरूले गणना गरे कि यदि प्रत्येक चरणलाई एक वर्ग मिटरसम्म मापन गरियो भने, यसले प्रति घण्टा 5 लिटर पिउने पानी उत्पादन गर्नेछ, र प्रणालीले धेरै वर्षसम्म नुन जम्मा नगरी पानीलाई डिसेलिनेट गर्न सक्छ।
यो विस्तारित जीवनकाललाई ध्यानमा राख्दै, र प्रणाली पूर्ण रूपमा निष्क्रिय छ, चलाउन कुनै बिजुली आवश्यक पर्दैन, टोलीले अनुमान गरेको छ कि प्रणाली चलाउनको समग्र लागत संयुक्त राज्यमा ट्यापको पानी उत्पादन गर्नको लागत भन्दा सस्तो हुनेछ।
"हामी यो उपकरण लामो जीवनकाल प्राप्त गर्न सक्षम छ भनेर देखाउँछ," Zhong भन्छन्। “यसको मतलब यो हो कि, पहिलो पटक सूर्यको किरणबाट उत्पादित पिउने पानी धाराको पानी भन्दा सस्तोमा सम्भव छ। यसले वास्तविक-विश्व समस्याहरूलाई सम्बोधन गर्न सौर्य डिसेलिनेशनको सम्भावना खोल्छ। ”
"यो एकदमै अभिनव दृष्टिकोण हो जसले डिसेलिनेशनको क्षेत्रमा प्रमुख चुनौतीहरूलाई प्रभावकारी रूपमा कम गर्छ," गुइहुआ यू भन्छन्, जसले अस्टिनको टेक्सास विश्वविद्यालयमा दिगो पानी र ऊर्जा भण्डारण प्रणालीहरू विकास गर्छन्, र अनुसन्धानमा संलग्न थिएनन्।
"उच्च नुनिलो पानी संग संघर्ष गर्ने क्षेत्रहरु को लागी डिजाइन विशेष गरी लाभदायक छ। यसको मोड्युलर डिजाइनले यसलाई घरेलु पानी उत्पादनको लागि अत्यधिक उपयुक्त बनाउँछ, व्यक्तिगत आवश्यकताहरू पूरा गर्न स्केलेबिलिटी र अनुकूलन क्षमताको लागि अनुमति दिँदै।
जेनिफर चु द्वारा लिखित
