Большинство систем сбора воды собирают осадки, такие как дождь или капли воды из тумана и других низменных облаков. Но новое устройство, разработанное китайскими исследователями, может получить его непосредственно из атмосферы, при условии наличия солнечного света.
Новая система сбора воды состоит из нанокомпозитной пены, изготовленной из графена. Он использует солнечный свет для питания своих процессов, что экономит электроэнергию и позволяет использовать его в любом месте с достаточным естественным освещением.
Ледяные шапки и ледники Земли содержат около 70 процентов пресной воды, найденной на планете. Только 30 процентов доступны в жидком виде.
Из этих 30 процентов пятая часть приходится на изолированные районы, недоступные для людей, например глубоко под землей. Что касается оставшихся четырех пятых, 75 процентов теряются, потому что вода поступает в виде наводнений и муссонов.
Эти события происходят в непредсказуемые времена и в разных местах. Учитывая их природу и сроки, их трудно использовать как надежный источник пресной воды.
Подводя итог, можно сказать, что хотя вода покрывает более 70 процентов Земли, доступный запас питьевой воды составляет менее 0,08 процента от этого количества.
Атмосфера Земли содержит много влаги. В воздухе достаточно пресной воды, чтобы заполнить 10 процентов всех озер мира.
Атмосферная вода может служить серьезным источником питьевой воды в периоды нехватки воды. Задача состоит в том, чтобы собрать достаточный объем с неба.
Пена на основе графена, которая вытягивает свежую воду из воздуха
Исследователи из Китайской академии наук (КАН) разработали пену на основе графена для сбора воды. Работая в нанометровом масштабе, композитный материал использует цикл захвата-высвобождение для сбора влаги из воздуха.
Они изготовили пену с помощью методов сушки вымораживанием, термического отжига и гидрофильной обработки. Нанолисты, полученные в процессе производства, не требуют электрической энергии для выполнения своей работы.
В процессе улавливания пена использует хлорид лития для поглощения влаги из воздуха. Для сохранения пойманной воды использовался поливиниловый спирт (ПВС).
Для высвобождения воды в устройстве использовался преобразователь солнечной энергии в тепловую, изготовленный из восстановленного оксида графена. Графен превращал солнечный свет в тепловую энергию, которая испаряла воду, хранящуюся в ПВС.
Сборщик воды также использовал полиимид в качестве материала подложки. Полимер помог сформировать трехмерные структуры с желаемыми порами. Полимид также сделал материал более прочным, несмотря на его мягкий внешний вид.
Просто добавьте естественный солнечный свет, чтобы высвободить пресную воду, пригодную для потребления человеком
Китайские исследователи провели испытания своего нового сборщика воды в средах с относительной влажностью 90% и 86 F (30 C). Они сообщили, что их изобретение адсорбировало до 2,87 грамм за один день.
Кроме того, пена на основе графена высвобождает почти всю собранную воду после трех часов воздействия искусственного света (1000 Вт на квадратный метр). Эта интенсивность света соответствовала интенсивности естественного солнечного света.
Исследователи описали пену как суперэластичную, легкую и пригодную для повторного использования. Они планируют повысить эффективность работы сборщика воды.
«Еще одна большая проблема препятствует использованию системы сбора воды для поиска более экономически эффективного способа изготовления», пишет исследователь КАН Я. Янг, один из авторов исследования. «Несмотря на то, что трехступенчатый метод синтеза и состав пены были оптимизированы, все же необходимо снизить стоимость и повысить эффективность изготовления».
Исследователи АКН также ищут экологически чистые материалы для включения в коммерческую версию своего сборщика воды.
