Rekayasa Kekasaran Permukaan untuk Evaporator Surya Toleransi Garam Tinggi dengan Peningkatan Efisiensi dalam Desalinasi Berkelanjutan

Abstrak
Akumulasi lapisan kristal padat pada evaporator surya mengganggu kinerja dengan mengurangi efisiensi penyerapan cahaya dan menghalangi saluran transportasi air, yang pada akhirnya mengurangi laju penguapan. Untuk mengurangi masalah ini, lokasi kristalisasi yang terpisah secara spasial dapat direkayasa pada permukaan evaporator untuk mengganggu adhesi garam dan mencegah pembentukan lapisan padat. Dalam penelitian ini, kami mengembangkan evaporator kayu berbentuk kolom 3D (KAC-DW) dengan melapisi kayu yang telah mengalami delignifikasi (DW) dengan karbon aktif KOH (KAC). Lapisan KAC menciptakan permukaan berstruktur mikro yang memiliki tonjolan yang melimpah (~144 mm−2, masing-masing setinggi 20 μm), yang secara efektif menghambat adhesi kristal garam. Di bawah radiasi surya 1 kW m−2 dengan larutan NaCl 15 wt%, evaporator KAC-DW mencapai laju penguapan air yang mengesankan sebesar 8,18 kg m−2 h−1 selama 96 jam (kecepatan angin 0 ms−1)—lebih dari dua kali lipat kinerja DW yang tidak dilapisi (3,91 kg m−2 h−1). Peningkatan ini berasal dari dua mekanisme utama: (1) tonjolan KAC mencegah pembentukan lapisan kristal padat, menjaga saluran permukaan terbuka untuk penguapan, dan (2) tonjolan tersebut mendorong pertumbuhan kristal garam lepas, sehingga memperluas area penguapan efektif dan selanjutnya meningkatkan laju penguapan.