Một máy thu hoạch nước chạy bằng năng lượng mặt trời mới do Kaust phát triển sử dụng chu trình tự duy trì lấy cảm hứng từ các quá trình thực vật tự nhiên để chiết xuất nước từ không khí một cách hiệu quả, không cần bảo trì thủ công và hứa hẹn giải pháp cung cấp nước giá cả phải chăng cho các vùng khô cằn.
một máy thu hoạch nước chạy bằng năng lượng mặt trời do các nhà nghiên cứu kaust phát triển có thể chiết xuất 2-3 lít nước mỗi ngày trong những tháng mùa hè. tín dụng: 2024 kaust; heno hwang
Ngay cả ở những vùng khô cằn trên thế giới, thường vẫn có một lượng hơi ẩm trong không khí. Độ ẩm này có khả năng cung cấp nước thiết yếu để uống và tưới tiêu. Tuy nhiên, việc chiết xuất nước từ không khí là một thách thức. Các nhà nghiên cứu của Kaust đã phát triển một công nghệ mới có thể chiết xuất liên tục hàng lít nước từ không khí loãng mỗi ngày mà không cần bảo trì thủ công thường xuyên.
Thu thập nước từ không khí không phải là một ý tưởng mới, thậm chí không phải là một công nghệ mới, nhưng các hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời hiện tại lại rất cồng kềnh.
máy thu hoạch năng lượng mặt trời hoạt động theo chu trình hai giai đoạn. Đầu tiên, vật liệu hấp thụ sẽ thu nước từ không khí, và sau khi nước bão hòa, hệ thống sẽ được bịt kín và đun nóng bằng ánh sáng mặt trời để chiết xuất nước đã thu được. Việc luân phiên giữa hai giai đoạn đòi hỏi phải có lao động thủ công hoặc hệ thống chuyển mạch, làm tăng thêm sự phức tạp và chi phí. Máy thu hoạch mới do kaust phát triển không yêu cầu cả hai — nó luân phiên thụ động giữa hai giai đoạn để có thể liên tục tuần hoàn mà không cần can thiệp.
thiết kế sáng tạo lấy cảm hứng từ thiên nhiên
“Nguồn cảm hứng ban đầu của chúng tôi xuất phát từ việc quan sát các quá trình tự nhiên: cụ thể là cách thực vật vận chuyển nước hiệu quả từ rễ đến lá thông qua các cấu trúc chuyên biệt”, tiến sĩ sau tiến sĩ Kaijie Yang, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết.
điều này đã cung cấp cho nhóm ý tưởng chính cho hệ thống mới của họ. “Trong hệ thống của chúng tôi, các cầu vận chuyển khối lượng lớn đóng vai trò quan trọng như một kết nối giữa 'phần mở' để thu thập nước trong khí quyển và 'phần đóng' để tạo ra nước ngọt”, yang giải thích.
cầu vận chuyển khối lượng là một tập hợp các kênh vi mô thẳng đứng chứa đầy dung dịch muối hấp thụ nước. dung dịch muối giàu nước được kéo lên kênh bằng cùng một hoạt động mao dẫn kéo nước lên thân cây, sau đó dung dịch muối cô đặc khuếch tán trở lại để thu thập thêm nước. "Bằng cách tối ưu hóa việc vận chuyển khối lượng và nhiệt trong hệ thống, chúng tôi đã nâng cao hiệu quả và hiệu suất của nó", tingting pan, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ khác làm việc trong dự án cho biết.
Trong quá trình thử nghiệm hệ thống ở Ả Rập Saudi, mỗi mét vuông tạo ra 2-3 lít nước mỗi ngày vào mùa hè và khoảng 1-3 lít mỗi ngày vào mùa thu. Trong quá trình thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã vận hành hệ thống trong nhiều tuần mà không cần bảo trì. Họ cũng chứng minh rằng hệ thống có thể được sử dụng làm nguồn nước trực tiếp để tưới cải thảo và cây sa mạc.
"Các vật liệu chúng tôi sử dụng là vải thấm nước, muối hút ẩm giá rẻ và khung làm bằng nhựa. Chúng tôi chọn vật liệu vì giá cả phải chăng và sẵn có, vì vậy chúng tôi dự đoán chi phí sẽ phù hợp để ứng dụng trên diện rộng ở những khu vực có thu nhập thấp", qiaoqiang gan, một trong những tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.
tài liệu tham khảo: “máy chiết xuất nước khí quyển chạy bằng năng lượng mặt trời để tạo ra nước ngọt và tưới tiêu ngoài lưới điện” của kaijie yang, tingting pan, nadia ferhat, alejandra ibarra felix, rebekah e. waller, pei-ying hong, johannes s. vrouwenvelder, qiaoqiang gan và yu han, ngày 24 tháng 7 năm 2024, nature communications .
mời các đối tác xem các hoạt động của công ty TNHH Pacific Group
Fanpage: https://www.facebook.com/pacific-group
youtube: https://www.youtube.com/@pacificgroupcolt
