Среда, 21 февраля, 2024
ДомойФизикаСолнечный свет для выживания: новаторская солнечная технология превращает воздух в воду

Солнечный свет для выживания: новаторская солнечная технология превращает воздух в воду

- Advertisement -

Прорыв в сборе воды с помощью солнечной энергии заключается в использовании инновационного геля и конструкции системы для эффективного извлечения воды из атмосферы. Эта технология может революционизировать доступ к воде в засушливых, солнечных регионах, удовлетворяя критические потребности в питьевой воде и других целях. (Концепция художника.) Фото: SciTechDaily.com

Сборщик атмосферной воды обеспечивает водой засушливые сообщества, используя гигроскопичный гель и соли.

В настоящее время более 2,2 миллиарда человек живут в странах, испытывающих нехватку воды, и, по оценкам Организации Объединенных Наций, 3,5 миллиона человек умирают каждый год от болезней, связанных с водой. Поскольку районы, наиболее нуждающиеся в улучшенной питьевой воде, также расположены в некоторых из самых солнечных мест в мире, существует большой интерес к использованию солнечного света для получения чистой воды.

Исследователи из Шанхайского университета Цзяо Тонг в Китае разработали многообещающую новую технологию сбора атмосферной воды с использованием солнечной энергии, которая может помочь обеспечить достаточное количество питьевой воды для людей, чтобы выжить в этих сложных засушливых районах. Они опубликовали свою работу в Обзоры прикладной физикижурнал издательства AIP.

«Эта технология сбора атмосферной воды может быть использована для увеличения ежедневных потребностей в воде, такой как бытовая питьевая вода, техническая вода и вода для личной гигиены», — сказал автор Ружу Ван.

Преодоление традиционных проблем

Исторически сложилось так, что исследователи сталкивались с проблемами при введении соли в гидрогели, поскольку более высокое содержание соли снижало способность гидрогеля набухать из-за эффекта высаливания. Это привело к утечке солей и снижению водопоглощающей способности.

«Мы были впечатлены тем, что даже когда в 1 грамм полимера вводили до 5 граммов соли, полученный гель сохранял хорошие свойства набухания и улавливания соли», — сказал Ван.

Принципиальная схема дневного цикла сбора атмосферной воды. Кредит: Ван Жучжу

Инновационный гигроскопический гель и дизайн системы

Исследователи синтезировали супергигроскопичный гель, используя растительные производные и гигроскопические соли, который был способен поглощать и удерживать беспрецедентное количество воды. Один килограмм сухого геля может адсорбировать 1,18 килограмма воды в засушливой атмосфере и до 6,4 килограмма во влажной атмосфере. Этот гигроскопичный гель был прост и недорог в приготовлении и, следовательно, пригоден для крупномасштабного приготовления.

Кроме того, команда приняла на вооружение прототип с параллельно расположенными камерами десорбции и конденсации. Они использовали турбовентилятор в конденсационной камере, чтобы увеличить степень извлечения десорбированной воды до более чем 90%.

При демонстрации прототипа на открытом воздухе команда обнаружила, что он выделяет адсорбированную воду даже утром или днем, когда солнце слабое. Система также может обеспечить одновременную адсорбцию и десорбцию в дневное время.

Будущие приложения и оптимизации

Команда будет работать над достижением одновременной адсорбции и десорбции с использованием возобновляемых источников энергии, чтобы максимизировать ежедневный выход воды на единицу массы адсорбента и дальнейшей оптимизации производительности системы для практического применения в производстве воды.

Помимо ежедневного производства воды, сорбирующие материалы, собирающие воду из атмосферы, также могут сыграть важную роль в будущих приложениях, таких как осушение, орошение в сельском хозяйстве и управление температурным режимом для электронных устройств.

Ссылка: «Дневной сбор воздуха и воды на основе супергигроскопичных пористых гелей с одновременной адсорбцией-десорбцией», авторы: Чэнцзе Сян, Синге Ян, Фанфан Дэн, Чжихуэй Чен и Ружу Ван, 5 декабря 2023 г., Обзоры прикладной физики.
DOI: 10.1063/5.0160682

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме