Вода жатки позволяет легко утолить жажду в пустыне

С водой дефицита растущей проблемой по всему миру, Университет Калифорнии, Беркли, ученые близки к выпуску микроволновой печью размера вода комбайн, который позволит вам вытянуть всю воду вам нужно, прямо из воздуха, даже в горячей, сухой пустыней.

В статье, опубликованной на этой неделе в АСУ Центральной науки, журнале Американского химического общества, Беркли Омар Yaghi и его коллеги описывают последняя версия их вода комбайн, который может тянуть больше, чем пять чашек воды (1.3 л) с низким уровнем влажности в сутки за каждый килограмм (2,2 фунта) из водопоглощающего материала, очень пористое вещество называется металл-органические структуры, или МФ. Это больше, чем минимально необходимое, чтобы остаться в живых.

В ходе полевых испытаний в течение трех дней в засушливой Калифорнийской пустыне Мохаве, комбайн надежно производят 0,7 литра на килограмм поглотителя в день-почти три стакана чистой Н2О. Это в 10 раз лучше, чем в предыдущей версии комбайна. Комбайн циклов 24/7, питание от солнечных батарей и аккумулятора.

Даже в день засушливый в пустыне, с очень низкой относительной влажностью 7%, а температуры свыше 80 градусов по Фаренгейту, комбайн производится в шесть унций (0,2 л) воды на килограмм МОФ в день.

«Хорошо известно, что для того, чтобы сконденсировать воду из воздуха при низкой влажности — менее 40% относительной влажности-нужно охладить воздух ниже нуля, до нуля градусов по Цельсию, что является нецелесообразным. С нашими комбайн, мы делаем это по очень низкой влажности без такого охлаждения; нет другого материала, который может это сделать», — сказал Yaghi, профессор Калифорнийского университета в Беркли химии и содиректор Института нанонауки Кавли энергии. «Это не похоже на осушитель, который работает при высокой относительной влажности. Некоторые люди говорят, что 0,7 литра-это не много воды. Но очень много воды, если у вас нет воды».

Запуск Yaghi, вода комбайн Инк. сейчас тестирую и скоро рынок устройство размером с микроволновую печь, которая может поставить 7 до 10 литров воды в день: достаточно питья и приготовления пищи воду для двух-трех человек в день, основанные на рекомендациях Национальной Академии Наук, что мужчины должны потреблять 3,7 литра, а для женщин 2.7 л жидкости в день.

Еще большую версию комбайна, один размером с небольшой холодильник, предоставит 200 до 250 литров воды в день, достаточно для бытовых для питья, приготовления еды и душ. И через пару лет, компания надеется, что деревня-шкала комбайн, который будет производить 20 000 литров в сутки. Все будет работать на энергии от солнечных батарей и аккумуляторов, либо от электросети.

«Мы делаем ультра-чистой воды, которая потенциально может быть широко доступны без подключения к водопроводной сети», — сказал Yaghi, Джеймс и Янс Треттером кресло в колледже химия. «Эта подвижность воды имеет наиважнейшее значение не только для тех, кто страдает от нехватки воды, но также делает возможной более крупной задачи-что вода должна быть правом человека.»

Ключ: высокопористые МОК

Секретный ингредиент комбайна тип Минфин придумал Yaghi и его коллеги Калифорнийского университета в Беркли, который легко и быстро поглощает воду из воздуха и так же легко disgorges, поэтому вода может быть собрана. МОК, который Yaghi развивается с середины 1990-х годов, настолько пористый, что грамм имеет площадь поверхности, эквивалентную футбольное поле. Прочая МОК улавливания диоксида углерода из дымовых газов, катализаторами химических реакций или отдельных нефтепродуктов на перерабатывающих предприятиях.

Исследователи придумали свой первый вод-поглощая МОФ, под названием МФ-801, в 2014 году. Молекулы воды в воздухе прилипают к внутренней поверхности-этот процесс называется адсорбцией, и увеличить влажность внутри МФ, до точки, где вода конденсируется даже при комнатной температуре, как и вода конденсируется на холодной поверхности стекла при высокой влажности. Когда МОФ слегка нагревается, вода возвращается и может быть конденсируется и собирается.

Первый комбайн применением МФ-801 премьера в 2017 году и был абсолютно пассивен и на солнечных батареях: он сидел и адсорбированной воды на ночь и дал ему на следующий день в жару на солнце, с водяной пар конденсируется на внутренней поверхности контейнера.

К 2018 году, Yaghi Беркли команды превратились доказательств — принципиальной схемы устройства на второе поколение комбайна, которые собираются 0.07 л — чуть более 2 унций — воды в день на килограмм финансов в течение одного дня и ночи в пустыни Аризоны, снова используя тепло от солнца, чтобы выгнать воду из МФ.

«Хотя объем воды был низкий, эксперимент показал, как вода из пустыни воздух может быть сосредоточена в поры МФ, удалить мягким отопление с солнечным светом, а затем конденсируется на внешних условиях», — сказал Yaghi.

Модель 2019 перестает быть пассивным: он использует солнечные панели для вентиляторов мощность выдува воздуха за МФ, содержащиеся в картридже, так что больше МФ подвергается воздействию воздуха. МФ-заправленный картридж, примерно 10 квадратных дюймов и толщиной 5 сантиметров, находится на пересечении двух наборов каналов: один набор для адсорбции воды, другой для высылки его в конденсатор, что позволяет без чередования в течение дня. Солнечные панели, прикрепленные к батареям так, что комбайн может работать в ночное время, а также силы мелких нагревателей, которые движут воду из МФ.

Производительность нового комбайна воды в 10 раз превышает количество собранного предыдущего устройства и в 100 раз выше, чем в начале экспериментального устройства. Никаких следов металла или органики были найдены в воде.

Повышение производительности труда и сокращение велоспорт момент новое устройство поставляется с недавно разработанной МФ, МФ-303, который на основе алюминия, в отличие от МФ-801, который на основе циркония. МФ-303 может вместить на 30% больше воды, чем МФ-801 и может адсорбироваться и десорбироваться воды всего за 20 минут в идеальных условиях. что-то автозагрузки Yaghi близка к достижению.

«МФ-303 очень хорошо две вещи: это занимает гораздо больше воды, чем циркония МОФ мы докладывали, и он делает это гораздо быстрее», — сказал Yaghi. «Это позволяет воде входить и выходить намного быстрее; вы можете прокачать воздух и урожай воды в течение многих циклов в день.»

Yaghi получает запросы о его комбайн почти каждый день от людей, учреждений и страны по всему миру, многие в засушливых регионах Ближнего Востока, Африки, Южной Америки, Мексики, Австралии и Средиземноморье. Основная часть финансирования для переоборудования комбайна поступает из Саудовской Аравии короля Абдель Азиза города в области науки и техники, в рамках совместного ЦНТ-сотрудничества UC Беркли назвал Центр передового опыта в области наноматериалов и чистой энергии. Пустынных царств хронически не хватает на воде оценить потенциал комбайн, говорит Yaghi, кто приходит из другого засушливая страна, Иордания.

«Атмосфера имеет почти столько же воды, в любое время, как все реки и озера», — сказал он. «Сбор урожая эта вода может помочь превратить сухие пустыни в оазисы».