Desalación solar pasiva hacia una alta eficiencia y rechazo de sal por vía inversa

Naturaleza Agua (2023)Citar este artículo

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Aunque la destilación inversa impulsada por energía solar integrada con localización térmica ha mostrado recientemente una atractiva eficiencia de conversión de energía solar a agua, los enfoques efectivos de rechazo/descarga de sal son escasos para lograr una desalinización solar pasiva sostenible. Aquí fabricamos elaboradamente dispositivos de destilación solar basados en capas de agua de evaporación inversa de espesor a escala milimétrica y logramos con éxito una alta eficiencia simultánea y un rechazo de sal durante los procesos de desalinización solar. Se desarrollaron dos modos de operación pasiva (modo de gravedad y modo de descarga) para el rechazo sustentable de sal, que mostraron eficiencias de conversión de energía solar a agua de 59,1 % y 60,6 %, respectivamente, con 3,5 % en peso de salmuera. Más notablemente, el dispositivo fabricado también mostró una excelente capacidad (47,4% de eficiencia) para desalar continuamente agua de alta salinidad (21% en peso) sin cristalización de sal. Para un nivel de aplicación amplio, analizamos y probamos dispositivos de desalinización de diez etapas basados en capas de agua de evaporación inversa. Se logró una eficiencia total del 354 % junto con el éxito del rechazo de sal en cada etapa, lo que indica un nuevo camino para la desalinización solar pasiva de alta eficiencia y rechazo de sal.

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Este trabajo fue apoyado conjuntamente por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (no. 51976013 y no. 52006124) y la Fundación de Ciencias Naturales de Beijing (no. 3232031). Agradecemos a G. Wu, S. Liang, Y. Ji, D. Shi y Q. Ma por su ayuda para medir los parámetros ópticos de la cubierta de convección y la placa de aluminio recubierta de TiNOx, y a P. Ren por su ayuda para tomar fotografías ópticas de membranas hidrofóbicas. ZZ agradece a S. Liang, H. Cheng y R. Jin por su ayuda con los experimentos.

Escuela de Ingeniería Mecánica, Instituto de Tecnología de Beijing, Beijing, China

Ziye Zhu, Hongfei Zheng, Hui Kong, Xinglong Ma y Jianyin Xiong

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HZ y ZZ concibieron la idea. HZ y JX guiaron la investigación. ZZ y XM llevaron a cabo los experimentos. ZZ y HK realizaron la simulación numérica. ZZ, JX, XM y HZ discutieron los resultados. ZZ escribió la primera versión del artículo. JX, HK y ZZ revisaron el artículo.

Correspondencia a Hui Kong, Xinglong Ma o Jianyin Xiong.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Nature Water agradece a Chengbing Wang y a los demás revisores anónimos por su contribución a la revisión por pares de este trabajo.

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Notas complementarias 1 a 16, figs. 1–25 y Tablas 1–5.

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Zhu, Z., Zheng, H., Kong, H. et al. Desalinización solar pasiva hacia una alta eficiencia y rechazo de sal mediante una capa de agua de evaporación inversa de espesor a escala milimétrica. Agua Natural (2023). https://doi.org/10.1038/s44221-023-00125-1

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Recibido: 14 de marzo de 2023

Aceptado: 01 de agosto de 2023

Publicado: 31 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s44221-023-00125-1

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