Jak pustynny upał pomoże "zdobyć" wodę? Szczegóły techniczne

Wcześniej o stworzonym przez naukowców wspaniałego urządzenia, добывающем wodę z suchego powietrza. I każdemu, kto interesuje się nowymi osiągnięciami naukowymi, oczywiście, chciałbym wiedzieć, przynajmniej w ogólnych zarysach, jak działa technologia, która w przyszłości będzie w stanie w wystarczających ilościach zapewnić wydobywanej bezpośrednio z powietrza wodą każdy dom, nawet w porze suchej i pustynnym klimacie i jak w tym pomaga wywołujący suszę ciepło.

Gromadząca wodę maszyna, o której czytamy w dzienniku Science, została zaprojektowana w instytucie technologicznym massachusetts (MIT) z użyciem specjalnego materiału, metal-organic framework (MOF) — "металлоорганической podstawy", wykonanej z uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.

I urządzenie, które wykonuje to zadanie, będzie oparta na materiałach specjalnych i tej samej upale, która sprawia, że bezwodnej pustyni. W minionym tygodniu został pokazany prototyp działa dzięki światłu słonecznemu urządzenia pobierającego wodę z powietrza przy 20-procentowej wilgotności, charakterystyczne dla suchego klimatu.

Jeden z wiodących autorów artykułu o rozwoju nowych Omar Яхи (Omar Yaghi) zauważa, że jest to znaczące osiągnięcie, która pozwala rozwiązywać zadanie, które przez długi czas stała przed ludzkością — wydobywać wodę z powietrza przy niskiej wilgotności. W tej chwili oprócz nowej konstrukcji, nie ma innego sposobu, aby to zrobić, z wyjątkiem takich metod, które wymagają ogromnej ilości energii. W końcu z pomocą takiego urządzenia woda uzyskiwało się zbyt drogi.

Dany prototyp przy wilgotności 20-30% jest w stanie w ciągu 12 godzin wydobyć z powietrza 2,8 litra wody. Do tego potrzebny jest 1 kilogram materiału MOF. Test urządzenia w mit potwierdziło, że jest w stanie pracować w warunkach rzeczywistych.

Ponieważ suchy klimat nie zakłada braku energii słonecznej, która będzie wykorzystana w celu zapewnienia w domu wodą.

Omar Яхи wynalazł MOF ponad dwadzieścia lat temu, łącząc metali takich jak magnez i aluminium, z cząsteczek organicznych, aby była wytrzymała, ale porowata struktura, doskonale nadaje się do przechowywania gazów i cieczy. Do tej pory badaczy na całym świecie powstało ponad 20 tysięcy różnych materiałów MOF. Niektóre z nich zawierają takie pierwiastki, jak wodór i metan. Koncern chemiczny BASF testuje jeden z materiałów MOF Omara Яхи w prawdziwych samochodach ciężarowych na paliwie gazowym.

Inne materiały MOF są w stanie zebrać dwutlenek węgla ze spalin spalin, катализируя reakcję абсорбируемых chemikaliów lub niektórych produktów naftowych w zakładach petrochemicznych.

W 2014 roku Omar Яхи i jego zespół w Kalifornijskim uniwersytecie w Berkeley syntetyzowali MOF, będący połączeniem metalu, cyrkonu i адипиновой kwasu, który gromadzi się para wodna. Zaproponował inżyniera-mechanika mit Evelyn Wang (Evelyn Wang) korzystać z MOF w systemach zbierania wody.

Zbudowany Evelyn Wang i jej studentami system zawiera około 1 kilogram kryształów MOF wielkości kurzu, skompresowanych między słonecznym w komorze pochłaniającej i płytką skraplacza, umieszczonych wewnątrz komory, otwartego dostępu powietrza. Gdy otaczające powietrze przechodzi przez porowaty materiał MOF, cząsteczki wody są przymocowane do jego wewnętrznej powłoce. Badanie metodą dyfrakcji rentgenowskiej wykazały, że cząsteczki pary wodnej częściej są pogrupowane w osiem w formie sześcianu.

światło Słoneczne, przechodząc przez "okno", ogrzewa MOF i przyczynia się do połączenia wody za pomocą kondensatora, którego temperatura odpowiada temperaturze otoczenia. Para skrapla się w wodę w stanie ciekłym i spływa do specjalnego dysku.

Evelyn Wang powiedział, że przeprowadzona badaczami praca otwiera nową drogę do metod zbierania wody, przy której nie jest wymagana wysoka wilgotność. Nowa metoda o wiele bardziej energooszczędne niż inne istniejące technologie.

Omar Яхи uzupełnia się, że obecna koncepcja jest jeszcze sporo do poprawy. Istniejący materiał MOF jest w stanie absorbować wodę w ilości tylko dwadzieścia procent od jego wagi, podczas gdy inne materiały MOF, prawdopodobnie, będą mogli rozkoszować się 40% i więcej. Materiał można również doskonalić, aby był bardziej skuteczny przy wysokim lub niskim poziomie wilgotności.

Główną istotą rozwoju jest nie to, co zostało stworzone urządzenie zbierające wodę. O wiele ważniejsze niż same materiały MOF, których powstała już ponad tysiąc, a w trakcie pracy nad nową technologią, można znaleźć bardziej odpowiednie dla zadania materiały. Ogromny potencjał otwiera się w kierunku zwiększenia zdolności materiału do zbierania wody. Dlatego Omar Яхи i jego zespół będzie praca nad doskonaleniem MOF, a Evelyn Wang będzie ulepszać system zbierania, pozwalającą uzyskać większą ilość wody.

Aby woda była dostępna przez cały czas, trzeba skonstruować taki system, który nie przestaje wchłonąć wilgoć z powietrza nawet w nocy i nadal to robić i po południu. Czy należy utworzyć słoneczny dysk, który pozwala zrobić to szybciej płynie przez urządzenie powietrza.

Czy Będzie możliwość tanio otrzymywać wodę z powietrza jednym z najbardziej znaczących osiągnięć cywilizacji?

Na podstawie materiałów sciencedaily.com