شمسی توانائی سے چلنے والے انٹرفیشل ایوپوریشن (SIE) کو میٹھے پانی کی قلت کو دور کرنے کے لیے سب سے زیادہ امید افزا ٹیکنالوجیز میں سے ایک سمجھا جاتا ہے جس کی وجہ تازہ پانی پیدا کرنے کے لیے شمسی توانائی کو موثر طریقے سے استعمال کرنے کی صلاحیت ہے۔ اس کے علاوہ، شمسی بخارات کے مرتکز نمکین گندے پانی کے علاج میں منفرد فوائد ہیں ۔ وانپیکرن کا عمل صرف نمک کے کرسٹل کو بطور پروڈکٹ بناتا ہے، اس طرح صفر مائع خارج ہونے کو حاصل ہوتا ہے۔ تاہم، بخارات میں نمک کا جمع ہونا روشنی کے جذب میں رکاوٹ ڈالے گا اور بھاپ کے فرار کو متاثر کرے گا، جو بالآخر بخارات کی بخارات کی کارکردگی میں کمی یا ناکامی کا باعث بنے گا۔
اس مسئلے کو کم کرنے کے لیے، کچھ محققین نے "نمک کی گردش" کی حکمت عملی تجویز کی ہے۔ یعنی، ایک گردش کا راستہ حل کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے تاکہ نمک کے آئنوں کو نمکین پانی میں واپس آنے دیا جائے، اس طرح نمک کو بخارات کی سطح پر کرسٹل ہونے سے روکا جائے، اور اس طرح مسلسل اور مستحکم بخارات کو حاصل کیا جا سکے۔ تاہم، یہ طریقہ محلول کی نمکیات میں اضافے کا سبب بنے گا، اور نمک کے کرسٹلائزیشن کا مسئلہ اب بھی ناگزیر ہے۔
ایک اور حل "نمک آؤٹ" کی حکمت عملی ہے۔ یعنی، ساخت کو ریگولیٹ کیا جاتا ہے تاکہ نمک کو غیر بخارات کے علاقے میں ترجیحی طور پر کرسٹلائز کیا جائے، اس طرح بخارات کی کارکردگی پر نمک کے کرسٹلائزیشن کے اثرات کو کم کیا جاتا ہے، اس طرح نمک اور تازہ پانی کا بیک وقت ذخیرہ حاصل ہوتا ہے۔ تاہم، "نمک نکالنے" کی حکمت عملی کو ابھی بھی عملی استعمال میں کچھ شدید چیلنجوں کا سامنا ہے۔
سب سے پہلے، ایک جہتی نمکین پانی کی نقل و حمل جذب کی صلاحیت کو محدود کرتی ہے، جس سے بخارات کی مجموعی شرح کو نمایاں طور پر کم کیا جاتا ہے۔ دوم، نمک کی کرسٹلائزیشن کی حکمت عملی کے لیے نمک کے کرسٹل کو باقاعدگی سے ہٹانے کی ضرورت ہوتی ہے، جو ان کے مضبوط چپکنے کی وجہ سے بخارات کی سطح سے خود بخود گرنا مشکل ہوتا ہے۔ اگر جمع شدہ نمک کو بروقت نہ ہٹایا جائے تو بخارات کی کارکردگی لامحالہ کم ہو جائے گی۔ اس کے علاوہ، بہت سے اعلی کارکردگی والے شمسی بخارات کے لیے خطرناک یا وقت طلب تیاری کے عمل کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے کہ ہائی پریشر، کم ویکیوم، یا ہائی ٹمپریچر ہیٹ ٹریٹمنٹ۔
لہٰذا، ایک پائیدار شمسی بخارات تیار کرنے کے لیے طویل مدتی، موثر، اور مستحکم پانی کے بخارات اور نمک کو جمع کرنے کے لیے ایک سادہ تیاری کے عمل کے ذریعے صفر مائع خارج ہونے والے پانی کو صاف کرنا ایک ناقابل حصول سائنسی مقصد ہے۔
مندرجہ بالا چیلنجوں کی بنیاد پر، شیڈونگ فرسٹ میڈیکل یونیورسٹی کی تحقیقی ٹیم نے ایک سہ جہتی گریڈینٹ گرافین اسپائرل ایئرجیل ایوپوریٹر تیار کیا، جو زیادہ ارتکاز والے نمکین پانی کے موثر شمسی بخارات کو حاصل کر سکتا ہے اور صفر مائع خارج کر سکتا ہے۔
موثر شمسی جذب، مکمل توانائی کے استعمال، بہترین نمک کی مزاحمت اور طویل مدتی استحکام کے لحاظ سے شمسی بخارات کی سخت ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، پراجیکٹ ڈیزائن بنیادی طور پر درج ذیل چار اہم نکات پر توجہ مرکوز کرتا ہے:
ساختی ڈیزائن اور کیمیائی استحکام بڑھانے پر توجہ دیں۔
بخارات کو مضبوط نیٹ ورک ڈھانچہ اور کیمیائی استحکام کی ضرورت ہوتی ہے، جو طویل مدتی، موثر اور مستحکم شمسی توانائی سے پاک کرنے کے لیے بہت ضروری ہے۔ لہذا، انہوں نے شمسی بخارات کے معاون ڈھانچے کے طور پر کم لاگت، انتہائی ہائیڈرو فیلک، اعلی پوروسیٹی اور زیادہ لچکدار میلمین فوم کا انتخاب کیا۔
اس کے بعد انہوں نے میلامین فوم کے ساتھ گریفین ایروجیلز کی میکانکی خصوصیات کا مطالعہ کیا جس میں کنکال کے طور پر متعدد طریقوں میں کمپریشن، موڑنے اور تناؤ شامل ہیں، تاکہ ان کی میکانی خصوصیات کا جامع اندازہ لگایا جا سکے۔
اصل اطلاق کے حالات میں اس کی مضبوطی اور پائیداری کی مزید تصدیق کرنے کے لیے، تحقیقی ٹیم نے مختلف قسم کے انتہائی حالات میں ٹیسٹ کیے ہیں۔
خاص طور پر، انہوں نے نمونے کو بار بار ہوا اور پانی میں 20 بار موڑ دیا، اسے تیزابی اور الکلائن محلول میں بھگو دیا ، اور اسے سخت ماحول جیسے کہ اعلی درجہ حرارت اور الٹراسونک ہلچل میں رکھا۔
ان سخت ٹیسٹوں کے بعد، انہیں نمونے کی ظاہری شکل اور مائیکرو اسٹرکچر میں کوئی خاص تبدیلی نہیں ملی، جس سے اس کی بہترین پائیداری اور ساختی استحکام کو مکمل طور پر ظاہر کیا گیا۔
مینوفیکچرنگ کے عمل کو آسان بنانے اور معاشی بہتری پر توجہ دیں۔
بخارات کی تیاری کے عمل میں سادگی اور معیشت حاصل کرنے اور مہنگے آلات کے استعمال سے بچنے کے لیے، انہوں نے تیاری کے درج ذیل اقدامات کیے:
پہلا قدم گرم دبانا ہے۔
ہاٹ پریسنگ ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے، تحقیقی ٹیم نے 1 ملی میٹر کی موٹائی کے ساتھ پری پریسڈ میلمین فلم حاصل کرنے کے لیے مختلف موٹائیوں کے میلمائن فومز کو کمپریس کیا۔
اس عمل کے دوران، جیسے جیسے نمونے کی اصل موٹائی اور حتمی کمپریسڈ موٹائی کا تناسب بڑھتا ہے، پہلے سے دبائی ہوئی میلامین فلم کے سوراخ کا سائز 150 μm سے 20 μm تک باریک ریگولیٹ کیا جاتا ہے ، جس سے ایک منفرد سہ جہتی گریڈینٹ نیٹ ورک ڈھانچہ بنتا ہے ۔
دوسرا مرحلہ سطح کا چھڑکاؤ ہے۔
پہلے سے دبائی ہوئی میلامین فلم کی سطح پر گرافین آکسائیڈ سسپنشن کو یکساں طور پر سپرے کرنے کے لیے سپرے کی بوتل کا استعمال کریں ۔ فلم میں گرافین آکسائیڈ کی یکساں تقسیم حاصل کی گئی، جس نے بعد میں شمسی توانائی میں کمی کی بنیاد رکھی۔
تیسرا مرحلہ وایمنڈلیی پریشر خشک کرنا ہے۔
چھڑکنے کے بعد، انہوں نے قدرتی ہوا خشک کرنے کے لئے فلم کو براہ راست ہوا میں رکھا۔ یہ قدم پیچیدہ، وقت طلب اور توانائی خرچ کرنے والے تیاری کے عمل سے گریز کرتا ہے جیسے منجمد خشک کرنے، سپر کریٹیکل خشک کرنے اور سالوینٹس کی تبدیلی۔
چوتھا مرحلہ سورج کی روشنی میں کمی ہے۔
یعنی، نمونے پر سورج کی روشنی کو فوکس کرنے کے لیے میگنفائنگ گلاس کا استعمال۔ بالائے بنفشی شعاعوں کے عمل کے تحت، نمونے کی سطح کا رنگ تیزی سے بھورے سے سیاہ میں تبدیل ہو جاتا ہے، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ گرافین آکسائیڈ کو کامیابی کے ساتھ کم کر کے گرافین آکسائیڈ میں تبدیل کر دیا گیا ہے۔
شمسی توانائی میں کمی کا یہ طریقہ نہ صرف چلانے کے لیے آسان اور ماحول دوست ہے، بلکہ اس میں کیمیکل کو کم کرنے والے ایجنٹوں یا اعلی درجہ حرارت کے تھرمل کمی کے عمل کے استعمال کی بھی ضرورت نہیں ہے، جس سے پیداواری لاگت اور ماحولیاتی آلودگی میں نمایاں کمی واقع ہوتی ہے۔
موثر شمسی توانائی جذب کرنے اور توانائی کے ضیاع کو کم کرنے پر توجہ دیں۔
شمسی بخارات کو نہ صرف شمسی توانائی کی وسیع رینج کو جذب اور حرارتی توانائی میں تبدیل کرنا چاہیے، بلکہ پھیلی ہوئی عکاسی اور تھرمل تابکاری سے ہونے والے توانائی کے نقصانات کو بھی کم کرنا چاہیے، اور ماحول سے اضافی توانائی حاصل کرنا چاہیے۔ شمسی انٹرفیس پر بخارات کے عمل کو تین توانائی کے بہاؤ کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے: شمسی توانائی کا ان پٹ، وانپیکرن انرجی آؤٹ پٹ، اور ماحول میں منتشر توانائی۔
بدقسمتی سے، روایتی دو جہتی شمسی بخارات کو ارد گرد کے ماحول کے ساتھ حرارت کے تبادلے کی وجہ سے توانائی کی کھپت کے مسائل کا سامنا کرنا پڑتا ہے، جس سے 100% شمسی سے بھاپ میں تبدیلی کی مثالی کارکردگی کو حاصل کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔ اس کے برعکس، تین جہتی شمسی بخارات شمسی سے بھاپ کی تبدیلی کی کارکردگی کی نظریاتی حد کو توڑ سکتے ہیں۔
تین جہتی نمونے کی اوپری سطح پر پھیلی ہوئی عکاسی اور تھرمل تابکاری کی وجہ سے ہونے والے توانائی کے نقصان کو کم کرنے کے لیے، ٹیم نے تین جہتی سرپل مقعر گرافین ایروجیل ڈیزائن کیا۔
اس ڈھانچے میں نہ صرف زیادہ جذب اور کم عکاسی ہوتی ہے، بلکہ اس کی طرف کی دیواریں بھی محیطی حرارت اور حرارت کو جذب کرنے کے قابل ہوتی ہیں جو نیچے سے جھلکتی ہے، اس طرح توانائی کی موثر بحالی کو ممکن بناتی ہے۔
نمک رواداری کی اصلاح اور نمک کرسٹلائزیشن کے انتظام پر توجہ دیں۔
یعنی؛ ایک منفرد ٹرانسپورٹ چینل کو ڈیزائن کرکے، نمکین پانی کی شعاعی نقل و حمل کو فروغ دیا جاتا ہے، جو نمک کے دشاتمک کرسٹلائزیشن کا باعث بنتا ہے۔ یہ ڈیزائن نہ صرف نمک کو بخارات کی سطح پر جمع ہونے اور جمنے سے مؤثر طریقے سے روکتا ہے، بلکہ نمک کے موثر جمع اور استعمال کا احساس بھی کرتا ہے، اس طرح صاف کرنے کے عمل کی کارکردگی اور پائیداری میں نمایاں طور پر بہتری آتی ہے۔
خاص طور پر، انہوں نے تین جہتی گراڈینٹ گرافین نیٹ ورک کا ڈھانچہ ڈیزائن اور تیار کیا جس کی بنیاد ایک پری پریسڈ میلامین پورس فلم پر مبنی ہے ۔ یہ تدریجی گرافین نیٹ ورک، جو کہ اندر ویرل اور باہر گھنے ہے، ایک شعاعی کیپلیری فورس فرق بنا سکتا ہے، جو نمکین پانی کی شعاعی نقل و حمل کو فروغ دیتا ہے۔ جیسے جیسے بھاپ پیدا ہوتی رہتی ہے، نمکین پانی کا شعاعی بہاؤ بیرونی سطح کے علاقے میں نمکین پانی کے ارتکاز کو بڑھاتا ہے، جس کی وجہ سے نمک اندرونی سطح کے بجائے بیرونی سطح پر دشاتمک کرسٹلائز ہو جاتا ہے۔ یہ ڈیزائن اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ بخارات کی اندرونی سطح کافی بخارات کے علاقے کو برقرار رکھتی ہے، اس طرح موثر اور مستحکم شمسی بخارات حاصل ہوتے ہیں۔
یہ بات قابل ذکر ہے کہ بخارات اپنی پوری بیرونی سطح کو سالٹ کرسٹلائزیشن کے لیے استعمال کرتا ہے، جس سے کرسٹالائزیشن ایریا دوسرے ڈائریکشنل کرسٹلائزیشن ایوپوریٹروں سے بہت بڑا ہوتا ہے۔
نمک کے کرسٹل بنیادی طور پر ڈھیلے بھرے نمک کے کرسٹل پر مشتمل ہوتے ہیں جن میں وافر سوراخ ہوتے ہیں، جو نمکین پانی کی نقل و حمل اور بھاپ کے اخراج کے لیے فائدہ مند ہوتے ہیں۔
مزید برآں، بخارات کی ٹھنڈک کے اثر کی وجہ سے، نمک کی تہہ کی سطح کا درجہ حرارت محیطی درجہ حرارت سے کم ہے۔ یہ خصوصیت بخارات کو ماحول سے زیادہ توانائی جذب کرنے کے قابل بناتی ہے، اور بخارات کی کارکردگی کو مزید بہتر بناتی ہے۔
مضمون کا ماخذ: ڈیپ ٹیک
تحقیقی گروپ: شیڈونگ فرسٹ میڈیکل یونیورسٹی ٹیم ریسرچ گروپ
مضمون کا حوالہ دیا گیا ہے: https://www.163.com/dy/article/J1RENDEH05119734.html
SINOYQX میلمین فوم کے بارے میں مزید معلومات کے لیے، براہ کرم ہم سے [email protected] پر رابطہ کریں یا ہمیں آواز دیں: +86-28-8411-1861۔
کچھ تصاویر اور تحریریں انٹرنیٹ سے دوبارہ تیار کی گئی ہیں، اور کاپی رائٹ اصل مصنف کا ہے۔ اگر کوئی خلاف ورزی ہوتی ہے تو، براہ کرم حذف کرنے کے لیے ہم سے رابطہ کریں۔