Solcelledrevet fugtoptager opsamler og renser vand fra luften

Adgang til rent vand er fortsat en af ​​de største udfordringer, som menneskeheden står over for. Et gennembrud af ingeniører ved University of Texas i Austin kan tilbyde en ny løsning gennem soldrevet teknologi, der absorberer fugt fra luften og returnerer den som ren, brugbart vand.

Gennembruddet, beskrevet i et nyligt nummer af tidsskriftet Avancerede materialer , kan bruges i katastrofesituationer, vandkriser eller fattigdomsramte områder og udviklingslande. Teknologien er afhængig af hydrogeler, gel-polymer hybridmaterialer designet til at være "supersvampe", der kan tilbageholde store mængder vand.

Et forskerhold ledet af Guihua Yu i UT Austins Cockrell School of Engineering kombinerede hydrogeler, der både er stærkt vandabsorberende og kan frigive vand ved opvarmning. Denne unikke kombination har med succes vist sig at fungere i fugtige og tørre vejrforhold og er afgørende for at muliggøre produktion af rene, sikkert drikkevand fra luften.

Med anslået 50, 000 kubikkilometer vand indeholdt i atmosfæren, dette nye system kunne udnytte disse reserver og potentielt føre til små, billige og bærbare filtreringssystemer.

"Vi har udviklet et fuldstændig passivt system, hvor alt du skal gøre er at lade hydrogelen blive udenfor, og den vil opsamle vand, "sagde Fei Zhao, en postdoc-forsker på Yus team og medforfatter til undersøgelsen. "Det opsamlede vand forbliver opbevaret i hydrogelen, indtil du udsætter det for sollys. Efter cirka fem minutter under naturligt sollys, vandet slipper ud."

Denne teknologi bygger på et gennembrud i 2018 lavet af Yu og Zhao, hvor de udviklede en solcelledrevet vandrensningsinnovation ved hjælp af hydrogeler, der renser vand fra enhver kilde ved kun at bruge solenergi. Holdets nye innovation tager det arbejde et skridt videre ved at bruge det vand, der allerede findes i atmosfæren. For begge hydrogel-baserede teknologier, Yu og hans forskerhold udviklede en måde at kombinere materialer, der besidder både hygroskopiske (vandabsorberende) kvaliteter og termisk-reagerende hydrofilicitet (evnen til at frigive vand ved simpel opvarmning).

"Det nye materiale er designet til både at høste fugt fra luften og producere rent vand under sollys, undgå intensivt energiforbrug, " sagde Yu, en lektor i materialevidenskab og maskinteknik.

At høste vand fra fugt er ikke just et nyt koncept. De fleste køleskabe holder tingene kølige gennem en dampkondensationsproces. Imidlertid, det fælles køleskab kræver masser af energi til at udføre den handling. UT-teamets teknologi kræver kun solenergi, er kompakt og kan stadig producere nok vand til at opfylde de daglige behov i en gennemsnitlig husholdning. Prototypeforsøg viste daglig vandproduktion på op til 50 liter pr. kilogram hydrogel.

Repræsenterer en ny strategi til forbedring af de atmosfæriske vandhøstteknikker, der bruges i dag, teknologien kan også erstatte kernekomponenter i eksisterende solcelledrevne vandrensningssystemer eller andre fugtabsorberende teknologier.