Die Forscher wollten eine Struktur finden, die sowohl effizient Wasser absorbieren als auch Dampf an der Wasseroberfläche erzeugen kann. Nach einer Reihe von Versuchen fand Hadi Ghasemi, Postdoktorand am Department of Mechanical Engineering des MIT, die perfekte Antwort: einen zweischichtigen, scheibenförmigen Schwamm.
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Die oberste Schicht besteht aus Graphit, der sieben Sekunden lang in die Mikrowelle gestellt wurde, um eine Ausdehnung und ein Platzen zu verursachen, was zur Bildung von Flocken führte. Die untere Schicht ist ein Kohlenstoffschaum mit Lufteinschlüssen, der den Schwamm über Wasser hält und gleichzeitig als poröser Isolator fungiert.
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Wenn Sonnenlicht auf den Schwamm trifft, entstehen heiße Stellen in der Graphitschicht und Wasser wird durch den Kohlenstoffschaum angesaugt. Wenn Wassertröpfchen den Graphit berühren, verwandeln sie sich schnell in Dampf.
„Dampf ist wichtig für Entsalzung, Hygienesysteme und Sterilisation“ sagt Ghasemi. „Gerade in abgelegenen Gebieten, in denen die Sonne die einzige Energiequelle ist, wäre es sehr nützlich, wenn man mit Sonnenenergie Dampf erzeugen könnte.“
Der kostengünstige Schwamm ist in der Lage, 85 Prozent der einfallenden Sonnenenergie in Dampf umzuwandeln, was weitaus effizienter ist als Traditionelle Alternativen, wie die Verwendung von Spiegelfeldern oder Linsen zur Konzentration des Sonnenlichts, das zum Erhitzen großer Volumen verwendet wird flüssig.
Selbst mit neuen Ansätzen, etwa dem Mischen von Wasser mit Nanopartikeln, die sich im Sonnenlicht schnell erhitzen, ist zur Dampferzeugung etwa das 1.000-fache der Sonnenenergie erforderlich, die an einem durchschnittlichen Sonnentag vorhanden ist. Der von den MIT-Forschern entdeckte neue Ansatz ist in der Lage, Dampf mit etwa dem Zehnfachen der Sonnenintensität zu erzeugen An einem durchschnittlichen sonnigen Tag wird mit Hilfe einer billigen Linse oder eines billigen Spiegels die niedrigste gemeldete optische Konzentration erreicht Datum.
Dieser neue Prozess ist nicht ohne Probleme. Zum einen verstopfen die Poren der Graphitschicht während des Entsalzungsprozesses mit Salz. „Wir müssen herausfinden, wie wir damit umgehen“ sagt Gang Chen, ein Professor am MIT, der die Abteilung für Maschinenbau leitet.
Chen sieht eine vielversprechende Zukunft für die Anwendung des Wunderschwamms, einschließlich der Erzeugung von Dampfkraft und der Austrocknung von Oberflächen nach Überschwemmungen.
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