Kontrolle des Wassertransports, um die hocheffiziente Dampferzeugung in porösen Strukturen durch einen photomolekularen Effekt ohne zusätzliche Wärme zu verstehen

• Antragsteller: Dr. Xiaoteng Zhou
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550194666

Ziel dieses Projekts ist es aufzuklären, wie Veränderungen in den Wassertransportprozessen innerhalb der porösen Struktur die Verdunstung beeinflussen, was mit einer neuen Erkenntnis verbunden ist, dem photomolekularen Effekt an der Grenzfläche. Der Wassertransportprozess hat großen Einfluss auf die Position der Wasser-Luft-Grenzfläche, wenn Verdunstung und Wassertransport im Gleichgewicht sind. Das Vorhandensein einer internen Wasser-Luft-Grenzfläche gilt als Voraussetzung für die Erzielung einer verbesserten Verdampfungseffizienz durch photomolekulare Effekte, indem die Materialbenetzung sichergestellt und gleichzeitig die Porosität erhalten bleibt. Es ist notwendig, den Mechanismus eines solchen Prozesses zu verstehen. Darüber hinaus beeinflusst die Position der Wasser-Luft-Grenzfläche auch den Dampftransport, der dafür sorgt, dass gespaltene Cluster nach der Grenzflächenverdampfung entstehen, und den Lichttransport, wie das Licht vor der Verdampfung die Wasser-Luft-Grenzfläche erreicht. Das Gleichgewicht zwischen diesen drei Transportprozessen muss ebenfalls untersucht werden, um die endgültige Effizienz der Dampferzeugung abzustimmen. Daher liegt unser anfänglicher Fokus auf der Manipulation der Struktur der porösen Materialien, wie z. B. Benetzbarkeit und Porengröße, um den Transportprozess zu regulieren. Anschließend nutzen wir diese maßgeschneiderten Materialien, um sowohl die Transportprozesse als auch die Verdunstungsrate an der Grenzfläche zu charakterisieren. Unser Ziel ist es, den Zusammenhang zwischen den dynamischen Prozessen der Wasserbewegung, die aus den strukturellen Eigenschaften poröser Materialien resultieren, und der durch photomolekulare Effekte induzierten Verdunstung zu erkennen. Durch ein umfassendes Verständnis dieser gegenseitigen Abhängigkeiten streben wir danach, innovative Materialdesigns zu formulieren, die den photomolekularen Effekt für eine hocheffiziente Dampferzeugung nutzen, und das alles ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Wärme. Die endgültige Anwendung dieses Wissens ist in Bereichen wie Wasserentsalzung und passiver Kühlung vorgesehen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Gang Chen, Ph.D.