[Article] Évaporation de l'eau par énergie solaire sur des structures concaves imprimées en 3D et recouvertes de charbon actif

Résumé

Dans cet article, une nouvelle approche consistant à combiner nanomatériaux carbonés et impression 3D est utilisée pour étudier différents types de géométries à l'aide de mesures expérimentales et de modélisation numérique. L'originalité de ce travail consiste à : (i) utiliser une structure imprimée en 3D mélangée à de la poudre de charbon actif comme matériau d'évaporation sous flux convectif ; et (ii) intégrer la mécanique des fluides autour de l'évaporateur et le rayonnement de surface dans un modèle numérique pour comprendre les différents phénomènes physiques qui favorisent l'évaporation. Une surface plane en 2D et quatre structures 3D différentes ont été considérées pour étudier les phénomènes qui se produisent pendant l'évaporation. Un taux d'évaporation de 1,91 kg m-2 h-1 a été obtenu à 20 °C sous une illumination équivalente à celle du soleil (1 kW m-2), en utilisant une géométrie paraboloïde avec des perforations faites à la base pour permettre à l'air de passer du bas vers le haut afin de recycler la vapeur d'eau saturée en air.

Procédé stéréolithographique pour obtenir une structure poreuse en 3D, puis remplissage des espaces vides avec du charbon actif

Auteurs

Romain Fillet, Vincent Nicolas, Alain Celzard, Vanessa Fierro

Références

Chemical Engineering Journal

DOI

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141168

Le premier auteur, Romain FILLET, a développé ce travail dans nos laboratoires grâce au cofinancement accordé par l’Agence Innovation Defense (AID) et au projet TALiSMAN2, lui-même cofinancé par le FEDER.