| 난징대학교, 신재료를 이용한 고효율 태양에너지 해수담수화 | ||
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 최근 난징(南京)대학교 교수 주스닝(祝世宁) 원사가 이끄는 국가자연과기금위원회 혁신팀, 난징대학교 현대공학·응용과학대학 주쟈(朱嘉) 교수 연구팀은 고효율 태양에너지 해수 담수화 재료 연구에서 중요한 진전을 거두었고 해당 성과는 “Nature Photonics” 잡지에 발표되었다. 글로벌 수자원 부족현상이 심각해지면서 염분 함유 지하수를 포함한 해수 담수화는 담수 획득 방법으로 광범위한 관심을 받고 있다. 하지만 기존의 해수 담수화 장치는 부피가 크고 에너지 소비 및 탄소배출량이 많으며 담수화 효율이 낮은 등 문제가 있다. 태양에너지 증류를 이용한 해수 담수화 기술은 저탄소 친환경 기술이지만 광-열 전환 효율이 낮아 대규모 응용이 어려웠다. 주쟈 연구팀은 세계 최초로 금속 나노구조 플라즈몬 증강 효과를 이용하여 고효율 태양에너지 해수 담수화를 구현하였는데 에너지 전달 효율은 90%에 달하였고 담수화 후의 염도는 담수화 전에 비해 4개 수량급 낮았다. 연구팀은 3차원 알루미늄 나노과립 플라즈몬 흑체 물질이 고효율 태양에너지 해수 담수화를 위한 최적화된 시스템임을 발견하였다. 해당 재료는 초광역 태양광 스펙트럼 및 고 광흡수 효율을 보유하고 있으며 400nm~ 2,500nm 태양광 스펙트럼 범위의 흡수 효율은 96% 이상에 도달하여 해수 담수화 과정에서 태양에너지의 고효율적 이용을 보장할 수 있다. 실제 상황에서 빽빽하게 배열된 금속 나노과립 박막은 해수표면에 떠있으며 나노과립의 국지적 플라즈몬 증강 효과는 막-액 경계면의 표층 해수 온도를 급속도로 상승시켜 담수 수증기를 발생한다. 또한 다공성 막 구조는 수증기 통과에 효과적인 통로를 제공한다. 측정 결과, 해당 재료를 사용하여 획득한 담수 수질은 세계보건기구에서 규정한 음용수 표준을 초과하였다. 뿐만 아니라 알루미늄 나노과립 플라즈몬 흑체 박막 재료는 저렴한 원가의 금속 알루미늄 재료만 사용하여 제조한다. 제조 방법 또한 간단하면서도 규모화 생산이 가능한 자기조립 방법을 적용하기 때문에 보급·응용에 편리하다. 미국 “Science”지는 ‘New water purification system could help slake the world’s thirst’란 제목으로 해당 연구를 높이 평가하였다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/5/344884.shtm |
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