Одной из главных проблем в оказании помощи пострадавшим от природных катастроф остаётся обеспечение их жизненно необходимыми ресурсами, в частности — безопасной питьевой водой. Исследователи из Университета RMIT (Австралия) совместно с пятью китайскими научными учреждениями предложили простое и изобретательное решение этой задачи: устройство, способное извлекать воду прямо из воздуха.
Как это работает?
Разработка основана на новом композитном материале WLG-15, выполненном в виде пористых кубиков из бальзы — лёгкого и доступного дерева. Кубики размещаются в чаше с куполообразной крышкой, солнечной системой активации и элементами охлаждения.
Материал WLG-15 содержит хлорид лития для повышения влагопоглощения, а также наночастицы оксида железа. Последние усиливают поглощение солнечного света, способствуя превращению влаги в пар и ускоряя её последующее высвобождение.
Принцип работы устройства прост: при открытой крышке материал поглощает влагу из воздуха. Когда крышку закрывают и устройство выставляют на солнце, начинается испарение, а затем — конденсация воды. Система охлаждения — радиатор, охлаждающая пластина и вентилятор, работающий от солнечной панели — помогает собирать конденсат в чаше.
В лабораторных условиях каждый грамм материала WLG-15 при влажности воздуха 90% поглощает около 2 мл воды и высвобождает её в течение 10 часов под солнечным светом. Девять миниатюрных кубиков весом менее грамма способны собрать до 15 мл жидкости — показатель, который может быть увеличен при масштабировании технологии.
По словам исследователей, эффективность нового метода выше по сравнению с традиционными подходами, такими как сбор тумана или радиационное охлаждение. К тому же, за счёт использования дешёвых и распространённых материалов, стоимость устройства остаётся низкой. В будущем эту разработку планируется использовать как переносную систему для сбора воды в районах, пострадавших от катастроф, а также в удалённых или засушливых регионах.
По словам профессора Цзюньфэна Хоу из Лесного университета Чжэцзяна, материал остаётся работоспособным даже после хранения при минусовых температурах и может использоваться многократно без потери эффективности.
Хотя на рынке уже существуют атмосферные генераторы воды, они требуют большого количества электроэнергии, что делает их непрактичными для мест с ограниченным доступом к электросети. Кроме того, они эффективно работают только при высокой влажности, и стоят значительно дороже.
Команда исследователей использовала ИИ для прогнозирования эффективности своего устройства в различных климатических условиях и уже работает над расширением списка потенциальных материалов и запуском пилотного производства.
Исследование опубликовано в журнале Journal of Cleaner Production.
