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
«В отличие от других технологий, наша действительно может работать без любой дополнительной энергии, что является ключевым преимуществом», — говорит Иван Хехлер (Iwan H?chler), 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
