Небольшие, адсорбентные «плавники» собирают влажность и высвобождают жидкость при нагревании

Простая, компактная система сначала собирает влагу из воздуха (слева), а затем выделяет захваченную жидкость (справа) при нагревании, что приводит к питьевой воде.Кредит: Сянгю Ли

Чистая, безопасная вода является ограниченным ресурсом, и доступ к ней зависит от местных водоемов.Но даже в сухих регионах в воздухе есть немного водяного пара.

Чтобы собрать небольшие количества влажности, исследователи разработали компактное устройство с плавниками с поглощением, которые сначала улавливают влагу, а затем генерируют питьевую воду при нагревании.Они говорят, что прототип может помочь удовлетворить растущие потребности в воде, особенно в засушливых местах.Работа была опубликована в ACS Energy Letters.

Атмосфера Земли содержит триллионы литров пресной воды в качестве пара, но сложно собрать этот бесцветный, прозрачный и разбавленный газ.

Ранее исследователи разработали системы, которые ловят росу или туман, объединяя жидкость в контейнеры.Но в сухих областях, которые не имеют большой росы, специальные материалы, такие как температурные гидрогели, металлоорганические рамки или цеолиты (кристаллические алюминосиликаты), могут помочь вытащить небольшое количество влаги из воздуха и высвободить воду при нагревании.

Тем не менее, для того, чтобы эти абсорбенты были практичными для реального использования, их необходимо включить в компактные и портативные устройства с источником тепла отходов, такими как приложения, которые работают при высоких температурах или системах, которые выделяют тепло в качестве побочного продукта.Таким образом, Сяньгю Ли, Бачир -эль -Фил и его коллеги разработали комбайн влажности, который мог бы соответствовать этим спецификациям.

Исследователи спроектировали водные адсорбентные «плавники», зажав медный лист между медными пена, покрытые коммерчески доступным цеолитом.По сравнению с предыдущими исследованиями, которые были сосредоточены на разработке материала, авторы говорят, что совместный дизайн адсорбционного слоя со свойствами материала привел к тонким адсорбентным плавникам, которые являются компактными и могут быстро собирать воду.

Для демонстраций подтверждения концепции они создали устройство с 10 небольшими адсорбентскими плавниками, расположенными рядом на медной плите, примерно на 2 миллиметра друг от друга, расстояние, которое максимизирует захват влаги от воздуха, содержащего 10% относительной влажности.В течение часа плавники насыщали, а затем выпустили захваченную влагу, как только основание достигла 363 Фаренгейта.

Экстраполяция до 24 циклов сбора сбора, команда подсчитала, что 1 литр абсорбирующего покрытия на плавниках может производить до 1,3 литра питьевой воды в день в воздухе с относительной влажностью 30%-объем в два-пять раз больше, чем ранее разработанные устройстваПолем

Работа определяет ключевую возможность для быстрого захвата влаги и сбора воды из сухого воздуха, несколько раз в день.По словам исследователей, с дальнейшей разработкой эта система может быть интегрирована в существующую инфраструктуру, которая производит тепло отходов, такие как здания или транспортные транспортные средства, чтобы обеспечить экономически эффективный вариант создания питьевой воды в засушливых регионах.

More information: Design of a Compact Multicyclic High-Performance Atmospheric Water Harvester for Arid Environments, ACS Energy Letters (2024). DOI: 10.1021/acsenergylett.4c01061