Исследователи из Массачусетского технологического института создали систему, которая может извлекать питьевую воду прямо из воздуха даже в засушливых регионах, используя тепло солнца или другого источника.
Система, основанная на проекте, первоначально разработанном три года назад членами той же команды, приближает процесс к чему-то, что могло бы стать практическим источником воды для отдаленных регионов с ограниченным доступом к воде и электричеству.
Более раннее устройство предоставило доказательство концепции системы, которая использует разницу температур внутри устройства, чтобы позволить адсорбирующему материалу, который собирает жидкость на своей поверхности, втягивать влагу из воздуха ночью. Когда материал нагревается солнечным светом, разница температур между нагретым верхом и затененной нижней стороной заставляет воду высвобождаться из адсорбирующего материала. Затем вода конденсируется на сборной пластине.
Но это устройство требовало использования специализированных материалов, называемых металлическими органическими каркасами или MOF, которые дороги и ограничены в поставках, а производительность системы была недостаточной для практического применения. Теперь, благодаря включению второй стадии десорбции и конденсации, и использованию легкодоступного адсорбирующего материала, производительность устройства значительно увеличилась, а его масштабируемость как потенциально широко распространенного продукта значительно улучшилась.
Вместо MOF в новой конструкции используется адсорбирующий материал, называемый цеолитом, который в данном случае состоит из микропористого алюмофосфата железа. Этот материал широко доступен, стабилен и обладает надлежащими адсорбирующими свойствами, чтобы обеспечить эффективную систему производства воды, основанную только на типичных колебаниях температуры днем и ночью и нагреве солнечным светом.
Двухступенчатая конструкция, разработанная LaPotin, позволяет разумно использовать тепло, выделяемое при смене фазы воды. Солнечное тепло собирается пластиной солнечного поглотителя в верхней части коробчатой системы и нагревает цеолит, высвобождая влагу, которую материал захватил за ночь. Этот пар конденсируется на пластине коллектора - процесс, который также выделяет тепло. Коллекторная пластина представляет собой медный лист непосредственно над вторым слоем цеолита и в контакте со вторым слоем цеолита, где теплота конденсации используется для выпуска паров из этого последующего слоя. Капли воды, собранные с каждого из двух слоев, могут быть собраны вместе в сборный резервуар.
При этом общая производительность системы с точки зрения ее потенциальных литров в день на квадратный метр площади сбора солнечной энергии (LMD) примерно удваивается по сравнению с более ранней версией, хотя точные показатели зависят от местных колебаний температуры, солнечного потока и уровня влажности.
Новая система может работать при уровне влажности всего 20 % и не требует никаких дополнительных затрат энергии, кроме солнечного света или любого другого доступного источника низкопотенциального тепла.
Ключом является двухступенчатая архитектура; теперь, когда его эффективность была продемонстрирована, люди могут искать еще лучшие адсорбирующие материалы, которые могли бы еще больше увеличить производительность. Нынешняя производительность около 0,8 литра воды на квадратный метр в день может быть достаточной для некоторых применений, но если эту скорость можно улучшить с помощью дополнительной тонкой настройки и выбора материалов, это может стать практичным в больших масштабах.
Команда продолжает работу по совершенствованию материалов и конструкции устройства, а также по его адаптации к конкретным приложениям, таким как портативная версия для военно-полевых операций. Двухступенчатая система также может быть адаптирована к другим методам сбора воды, которые используют несколько тепловых циклов в день, питаются от другого источника тепла, а не от солнечного света и таким образом, могут производить более высокие дневные объемы.
Сподобалася стаття! Підтримай проект BuildingTech!
Дякуємо всім за допомогу!
PrivatBank:
UAH - 4149 4993 7451 0947
USD - 4149 4993 7451 0988
EUR - 4149 4993 7451 1002
