Ученые предложили собирать воду из воздуха с помощью солнечной энергии

В настоящее время более 2,2 миллиарда человек живут в странах, испытывающих дефицит воды, и, по оценкам Организации Объединенных Наций, 3,5 миллиона человек ежегодно умирают от болезней, связанных с водой.

Поскольку районы, наиболее нуждающиеся в улучшении качества питьевой воды, также расположены в одних из самых солнечных мест в мире, существует большой интерес к использованию солнечного света для получения чистой воды.

Исследователи из Шанхайского университета Цзяо Тун (Китай) разработали новую перспективную технологию сбора атмосферной воды с помощью солнечной энергии, которая может помочь обеспечить людей достаточным количеством питьевой воды для выживания в этих сложных засушливых районах. Свою работу они опубликовали в журнале Applied Physics Reviews, входящем в издательство AIP.

Эта технология сбора атмосферной воды может быть использована для увеличения ежедневных потребностей в воде, таких как питьевая вода для домашних хозяйств, промышленная вода и вода для личной гигиены, — говорит автор работы Ружу Ванг (Ruzhu Wang).

Исторически исследователи сталкивались с проблемами при введении соли в гидрогели, поскольку повышенное содержание соли снижало способность гидрогеля к набуханию из-за эффекта высаливания. Это приводило к утечке соли и снижению водопоглощающей способности.

Мы были поражены тем, что даже при введении до 5 граммов соли в 1 грамм полимера полученный гель сохранял хорошую набухаемость и способность удерживать соль, — говорит Ванг.

Исследователи синтезировали супергигроскопичный гель с использованием производных растений и гигроскопичных солей, который был способен поглощать и удерживать беспрецедентное количество воды. Один килограмм сухого геля мог поглотить 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, подходил для крупномасштабного производства.

Кроме того, команда создала прототип с десорбционной и конденсационной камерами, расположенными параллельно. Они использовали турбовентилятор в конденсационной камере, чтобы увеличить регенерацию десорбированной воды до более чем 90%.

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

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

Помимо ежедневного производства воды, сорбирующие материалы, собирающие атмосферную воду, могут сыграть важную роль в таких будущих приложениях, как осушение воздуха, орошение сельского хозяйства и терморегуляция электронных устройств.

05.12.2023