Инженеры Швейцарской высшей техническая школы Цюриха (ETH Zurich) разработали новое устройство, которое может отжимать питьевую воду из воздуха. Система работает круглосуточно и не требует дополнительных затрат энергии, что делает ее пригодной для использования в удаленных или развивающихся регионах.
То, что вода буквально повсюду вокруг нас в воздухе, является печальным фактом жизни, но по большей части она недоступна. Для этого существует ряд методов - многие используют материалы или микроструктуры с большой площадью поверхности, которые улавливают молекулы воды, а затем высвобождают их при нагревании солнечным светом, - но многим требуется внешняя энергия для нагрева, в то время как те, которые зачастую полагаются на колебания температуры в течение дневного и ночного цикла, не могут работать 24 часа в сутки по этой причине.
Новое устройство команды ETH Zurich призвано решить обе эти проблемы. В каком-то смысле это противоположность солнечному дистиллятору - по сути, это большая коробка, созданная для резкого охлаждения по сравнению с окружающей средой, чтобы водяной пар конденсировался более легко.
Этот процесс начинается с самой характерной особенности устройства - большого конуса наверху. Это действует как радиационный экран, который отводит обтекающее тепло в воздух, а также защищает от солнечного света верхнюю поверхность коробки.
У этой поверхности есть несколько хитростей, которые помогают ей оставаться прохладной. Она состоит из стеклянной панели, покрытой слоями специально разработанного полимера и серебра, что позволяет ей в первую очередь отражать солнечный свет и предотвращать ее нагрев. Тепло, которое она действительно улавливает, вместо этого излучается в определенной инфракрасной длине волны, так что оно проходит прямо через атмосферу и «выходит» прямо в холод космоса.
Схема новой конструкции водяного конденсатора. Фото: Haechler I et al. Science Advances 2021
Конечным результатом является коробка, которая, по словам команды, может быть на 15°C холоднее, чем внешняя температура. Это создает идеальные условия для конденсации, которая образуется на специальной поверхности потолка внутри коробки. Эта поверхность покрыта супергидрофобным материалом, который отталкивает воду, так что она образует капли и падает в контейнер для сбора внизу.
В своей небольшой тестовой системе исследователи смогли собрать 4,6 мл воды в день, используя поверхность шириной 10 см. По словам ученых, если увеличить объемы устройства, это составит около 1,3 л в день на квадратный метр.
Это не самая большая урожайность, которую когда-либо видели у такого водосборочного комбайна - эта честь до сих пор принадлежит конструкции Джона Хопкинса, которая может отжимать удивительные 8,66 л в день на килограмм материала. Но производительность нового устройства такая же, как и у других недавних разработок, за исключением того, что они требуют питания там, где это новое устройство работает полностью пассивно. Это означает, его можно было оставить там, где это необходимо, чтобы производить воду 24 часа в сутки, 7 дней в неделю с небольшими затратами усилий.
«В отличие от других технологий, наша действительно может работать без любой дополнительной энергии, что является ключевым преимуществом», - говорит Иван Хехлер (Iwan Hächler), автор исследования.
Затем команда планирует изучить, насколько хорошо можно масштабировать дизайн в больший размер. Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
Источник: New Atlas / ETH Zurich
