[논문]태양열 활용 증발기의 성능 향상을 위한 국소적 젖음성 제어에 관한 실험적 연구

최진욱; 서용원; 모형욱; 김설하

doi:10.9713/kcer.2022.60.2.255

태양열 활용 증발기의 성능 향상을 위한 국소적 젖음성 제어에 관한 실험적 연구
Performance Enhancement of Solar-Driven Steam Generator by Local Wettability Control 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.60 no.2, 2022년, pp.255 - 259

최진욱 (경북대학교 정밀기계공학과) , 서용원 (경북대학교 정밀기계공학과) , 모형욱 (경북대학교 미래융합과학기술학과) , 김설하 (경북대학교 정밀기계공학과)

초록
AI-Helper

태양광을 이용한 증기 발생 방법은 순수한 물이 고갈되는 현재 사회에서 해수나 폐수에서 물을 수확할 수 있는 매우 유망한 기술이다. 태양광을 이용한 증기 발생 중에서 멤브레인을 이용한 증류법은 현재 개발 중에 있지만 멤브레인이 물과 직접 접촉하여 효율적인 증발량을 늘리기가 어려웠다. 본 연구에서는 PDMS (polydimethylsiloxane)와 산화 그래핀(GO)으로 구성된 태양열 멤브레인 증기 발생기와 부분적으로 멤브레인 전체에 절친 젖음성 제어를 통해 증발량을 개선하는 것을 제안하여 실험적 연구를 수행했다. 국부적인 젖음성 제어로 태양광과의 열교환 영역에서 열 국지화 및 온도 상승에서 상당한 개선을 보여주었다. 1sun(=1000 W/m)의 조사에서 1.54 kg m^-2 h^-1의 증발 능력을 갖습니다. 그 결과, 태양열 멤브레인 증기 발생 시스템은 국부적인 물 회수 성능 메커니즘을 이해 및 실험적 확인을 수행할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Solar membrane steam generation is a very promising technology that can harvest purified water from seawater or wastewater during the current danger of running out of pure water. However, solar Membrane steam generation had direct contact with water, making it difficult to increase the efficient amount of evaporation. Here, we propose solar membrane steam generator composed of polydimethylsiloxane (PDMS) and graphene oxide (GO) and improved evaporation through wettability control in part throughout the water-absorbing membrane. Wettability control has shown significant improvements in thermal localization and temperature rise in the area of heat exchange with sunlight. The evaporator has an evaporation rate of 1.54 kg m-2 h-1 under 1 sun irradiation. The results showed that Solar membrane steam evaporation can effectively harvest pure water through an increase in evaporation.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Fabrication process (1^st step: Making Sugar cylinder, 2^nd step: Curing PDMS prepolymer, 3^rd step: PVA coating 4^th step: GO solution coating 5^th step: Hydrophobic coating on the side sample).
그림 Fig. 2. Wettability feature on samples & Wettability control on side surface (measured contact angles (Left), Schematic of the wettability control samples (Right)).
그림 Fig. 3. Actual size sample (S1) (Left) & geometric structure observation through SEM (Scanning Electron Microscopy) (Right).
그림 Fig. 4. Floating characteristics of wettability control samples (S1, S2, S3) on tap water pool.
그림 Fig. 5. GO solution - Light absorbance during solar simulator irradiation (OD(Optical Density) and Absorbance, Unit: dimensionless and %).
그림 Fig. 6. Experimental setup for evaporation test (Schematic image (Left), Optical image (Right)).
그림 Fig. 7. Evaporated water weight & evaporation rate with tap water under 1 sun irradiation for 1 hour.
그림 Fig. 8. Schematic Evaporation mechanism on wetting-controlled SSG (Side-phobic).
그림 Fig. 9. Temperature variation on the sample's top surface during evaporation test under 1 sun irradiation for 1 hour.

참고문헌 (9)

Bandi, C. S., Uppaluri, R. and Global, A. K., "Optimization of MSF Seawater Desalination Processes," Desalination, 394, 30- 43(2016).

상세보기
Penate, B. and Garcia-Rodriguez, L., "Current Trends and Future Prospects in the Design of Seawater Reverse Osmosis Desalination Technology," Desalination, 284, 1-8(2012).

상세보기
Lee, S. J., Hann, T. S. and Park, S. H., "Seawater Desalination Using MOF-incorporated Cu-based Alginate Beads Without Energy Consumption," Applied Materials & Interfaces, 16319-16326(2020).
Liu, X., Liu, H., Yu, X., Zhou, L. and Zhu, J., "Solar Thermal Utilizations Revived by Advanced Solar Evaporation," Current Opinion in Chemical Engineering, 25, 26-34(2019).

상세보기
Chen, L., Wang, H., Kuravi, S., Kota, K., Park, Y. and Xu, P., "Low-cost and Reusable Carbon Black Based Solar Evaporator for Effective Water Desalination," Desalination, 483, 114412(2020).

상세보기
Yu, K., Shao, P., Meng, P., Chen, T., Lei, J., Yu, X., He, R., Yang, F., Zhu, W. and Duan, T., "Superhydrophilic and Highly Elastic Monolithic Sponge for Efficient Solar-driven Radioactive Wastewater Treatment Under One Sun," Journal of hazardous materials, 392, 122350(2020).

상세보기
Li, Q., Zhao, X., Li, L., Hu, T., Yang, Y. and Zhang, J., "Facile Preparation of Polydimethylsiloxane/carbon Nanotubes Modified Melamine Solar Evaporators for Efficient Steam Generation and Desalination," Journal of colloid and interface science, 584, 602-609(2021).

상세보기
Lee, J. H., Kim, K. W., Park, S. H., Yoon, G. Y., Kim, J. J. and Lee, S. J., "Macroporous Photothermal Bilayer Evaporator for Highly Efficient and Self-cleaning Solar Desalination," Nano Energy, 77, 105130 (2020).

상세보기
Guo, H., Song, Y., Peng, H., Wang, Z., Ouyang, Y., Fu, Z., Wen, Z., Ding, M., Zhu, C. and Wang, C., "High-evaporation Rate Solar Evaporator Based on CuCr 2 O 4 Coated Sponges with 3D Interconnected Pores," Materials Letters, 279, 128475(2020).

상세보기

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증