Новые харвестеры производят питьевую воду в условиях низкой влажности

15 июня 2018



В Калифорнийском университете, Беркли, ученые разработали харвестер, имеющий металлоорганическую структуру (metal-organic framework (MOF) — металлоорганические координационные полимеры (МОКП)) на основе алюминия, который стоит значительно меньше и улавливает в два раза больше воды в лабораторных тестах, чем более ранняя модель из дорогостоящего металла циркония. Это позволит новому поколению харвестеров производить более 400 мл воды в день с килограмма металлоорганических координационных полимеров, что по цене эквивалентно 12 унциям содовой воды за фунт в день.

Технология, лежащая в основе харвестера, была изобретена много лет назад Омаром Яги. В 2017 году Яги и его команда протестировали небольшие количества МОКП в простом харвестере, чтобы посмотреть, сможет ли он захватить воду из окружающего воздуха на ночь и использовать тепло солнца, чтобы снова выгнать ее для использования. Этот харвестер, построенный сотрудником университета с использованием менее 2 грамм МОКП, доказал, что концепция работает: окна затуманились на солнце, хотя исследователи не смогли собрать или точно измерить воду. Этот же харвестер был доставлен в пустыню в начале этого года и работал аналогичным образом, хотя были созданы только капельки воды, но этого было достаточно для доказательства концепции.

Для нового исследования, аспирант Калифорнийского университета Евгений Капустин и докторанты Маркус Калмутски и Фархад Фатих собрали и измерили воду и протестировали харвестер последнего поколения в различных условиях влажности, температуры и интенсивности солнца. Харвестер — это коробка в коробке, как контейнеры/банки, вставленные один в другой. Внутренний ящик вмещает два квадратных фута поверхности из зерен МОКП, открытых для воздуха и служащих для поглощения влаги. Все это заключено в двухфутовый пластиковый куб с прозрачными верхней и боковой поверхностями. Верхняя часть остается ​​открытой ночью, чтобы поток воздуха входил и связывался с МОКП, но закрывается на день, поэтому коробка могла нагреваться, как теплица, это вытесняет воду из МОКП. Освобожденная вода конденсируется внутри наружной коробки и выпадает на дно, где исследователи собирают ее с помощью пипетки. В обширных полевых испытаниях разрабатывается план, позволяющий инженерам сконфигурировать харвестер для различных условий в Аризоне, Средиземноморье или где-либо еще, учитывая использование конкретных МОКП.

«Ключевым моментом здесь является то, что он работает при низкой влажности, потому что это позволяет ему работать в засушливых регионах мира», — сказал Яги. В этих условиях харвестер собирает воду даже при отрицательных точках росы.