100 Prozent Wirkungsgrad
Inspiriert von Origami, der japanischen Kunst des Papierfaltens, haben Forscher einen solaren Dampferzeuger entwickelt, der einen Wirkungsgrad von 100 Prozent für die Produktion von sauberem Wasser erreicht. Sie berichten über ihre Ergebnisse in ACS Applied Materials & Interfaces unter dem Titel „Origami inspires highly efficient solar steam generator“.
– Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft für Solarify
Solar-Dampferzeuger produzieren sauberes Wasser, indem sie Sonnenenergie in Wärme umwandeln, die Meerwasser verdampft und Salze und andere Verunreinigungen zurücklässt. Anschließend wird der Dampf gesammelt und zu sauberem Wasser kondensiert. Bestehende Solar-Dampferzeuger enthalten ein flaches photothermisches Material, das aus absorbiertem Licht Wärme erzeugt.
Obwohl diese Geräte recht effizient sind, verlieren sie dennoch Energie durch Wärmeabfuhr aus dem Material an die Luft. Peng Wang und Kollegen fragten sich, ob sie die Energieeffizienz durch die Entwicklung eines dreidimensionalen photothermischen Materials verbessern könnten. Sie basierten ihre Struktur auf dsogenannten Miura-Faltung des Origami, die aus ineinandergreifenden Parallelogrammen besteht, die innerhalb der 3D-Struktur „Berge“ und „Täler“ bilden.
Die Forscher stellten ihren solaren Dampferzeuger her, indem sie einen lichtabsorbierenden Nanokohlenstoff-Verbund auf eine Zellulosemembran auftrugen, die mit der Miura-Faltung konturiert wurde. Sie fanden heraus, dass ihr 3D-Gerät eine 50 Prozent höhere Verdampfungsrate aufweist als ein flaches 2D-Gerät. Darüber hinaus näherte sich der Wirkungsgrad der 3D-Struktur 100 Prozent, verglichen mit 71 Prozent für das 2D-Material.
Die Forscher sagen, dass Origami-Täler das Sonnenlicht im Vergleich zu einer ebenen Fläche besser einfangen, so dass weniger durch Reflexion verloren geht. Darüber hinaus kann die Wärme aus den Tälern in Richtung der kühleren „Berge“ fließen. das Wasser auf dem Weg verdampft, anstatt an die Luft verloren zu gehen.
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