تصميم فركتالي مستوحى من الطبيعة لمواد شمسية حرارية مشتقة من الكتلة الحيوية النفايات لعملية تبخر شمسية عالية الكفاءة

ملخص تعتبر عملية التبخر الشمسي تكنولوجيا واعدة لمعالجة مشكلة نقص المياه العذبة. على الرغم من توجيه العديد من الجهود نحو زيادة كفاءة التحويل الشمسي-الحراري، لا تزال هناك تحديات لتطوير مواد شمسية-حرارية فعالة وبتكلفة منخفضة من المواد الخام المتاحة بسهولة. علاوة على ذلك، فإن التعديلات الهيكلية الإضافية على الهيكل الأصلي للكتلة الحيوية، وخاصة على مقاييس طول متعددة، نادراً ما يتم الإبلاغ عنها، مما قد يعزز من الأداء الشمسي-الحراري لهذه الأنظمة المادية. هنا، تم تطوير نظام جديد منخفض التكلفة يعتمد على نفايات حيوية شائعة، قشور البرتقال (PPs)، من خلال استراتيجية تصميم هيكلي فركتالي مستوحى من الطبيعة، قشور البرتقال الكربونية الفركتالية (FCPP). يظهر هذا النظام FCPP امتصاصاً عالياً جداً لطيف الشمس يصل إلى حوالي 98%، ومعدل تبخر رائع يبلغ 1.95 كجم م −2 ساعة −1 مع كفاءة شمسية-حرارية تبلغ 92.4%. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد آليات تحسين التبخر بواسطة التصميم الهيكلي الفركتالي باستخدام طرق عددية وتجريبية. علاوة على ذلك، يظهر استخدام FCPP في التحلية الشمسية تفوقاً كبيراً من حيث التكلفة وتمت دراسة إمكانيته في معالجة مياه الصرف أيضاً. العمل الحالي هو محاولة ثاقبة لتقديم اقتراح جديد لتطوير مواد شمسية-حرارية مشتقة من النفايات الحيوية وبناء هياكل مقلدة بيولوجياً لعملية تبخر شمسية فعالة وتطبيقاتها.