Добыча воздуха из воды: Как получить воду из воздуха — Naked Science

Содержание

Вода из воздуха

2990

Добавить в закладки

Исследователи Швейцарской высшей технической школы Цюриха
(ETH Zurich) разработали первую технологию конденсации водяного
пара из атмосферы с нулевыми энергозатратами. Самоохлаждающееся
устройство с радиационным щитом способно работать 24 часа в
сутки.

В регионах планеты с дефицитом питьевой воды приходится опреснять
морскую. На это уходит много энергии, а в более отдалённых от
океана районах нет и такой возможности. Решением проблемы может
стать конденсация водяного пара из атмосферы. Идея не нова,
однако существовавшие до этого «пассивные» технологии,
учитывающие естественные перепады температуры, нельзя применять в
светлое время суток. Для сбора росы используют, например, фольгу,
которая днём нагревается.

Учёные из ETH Zurich разработали технологию, которая позволяет
добывать воду круглые сутки, даже под палящим солнцем. Кроме
того, она вообще не требует затрат энергии.

Устройство состоит из конусообразного щита и стеклянной панели со
специальным покрытием, которое отражает солнечные лучи и отводит
тепло. Таким образом прибор охлаждается до 15 градусов Цельсия
ниже температуры окружающей среды. Внутри воронки водяной пар
превращается в воду. Процесс напоминает то, как зимой конденсат
появляется на плохо изолированных окнах.

Другие технологии обычно требуют, чтобы конденсированная вода
была стёрта с поверхности — то есть очередных затрат энергии. Без
этого этапа значительная часть конденсированной воды прилипала бы
к поверхности и оставалась непригодной для использования.
Исследователи ETH Zurich нанесли супер-водоотталкивающее покрытие
из специально разработанного полимера на нижнюю сторону стекла —
и конденсированная вода стала собираться в шарики и стекать (а
точнее, «спрыгивать») сама по себе.

Тесты в реальных условиях показали, что устройство как минимум
вдвое превосходит «пассивные» технологии с использованием фольги
по количеству производимой воды. Пилотный аппарат с воронкой
диаметром 10 сантиметров произвёл за день 4,6 миллилитров воды.
Больший размер стекла — больше воды соответственно. При идеальных
условиях учёные могли бы собирать до 0,53 децилитра воды на
квадратный метр поверхности стекла в час. «Это близко к
теоретическому максимальному значению 0,6 децилитра в час,
которое физически невозможно превысить», — рассказал Айван
Хехлер, докторант из группы Димоса Поуликакоса, профессора
термодинамики в Цюрихском университете.

По его словам, теперь у других учёных есть возможность продолжить
разработку этой технологии или объединить её с такими методами,
как опреснение. Производство панелей с покрытием относительно
просто, а модули конденсаторов могут быть установлены в ряд,
подобно масштабным сборным системам солнечных батарей.

 

конденсация
пресная вода
опреснение

Источник:
ethz.ch

Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

НАУКА ДЕТЯМ

Ученые Пермского Политеха нашли экономичный способ укрепления грунта для строительства

15:30 / Инженерия

Органоиды, похожие на мозг, помогают раскрыть причины аутизма на молекулярном уровне

15:00 / Нейронауки

Нобелевская премия по литературе присуждена француженке Анни Эрно

14:55 / Наука и общество

ГК «Росатом» и просветительский проект Homo Science на Фестивале НАУКА 0+

14:30 / Наука и общество

Биофизики рассказали, при каких температурах белки светящихся бактерий работают лучше

13:30 / Биология

Премию «Исток» вручат лауреатам 2022 года 7 октября в Нижнем Новгороде

12:30 / Наука и общество

Захоронение сарматского воина-аристократа обнаружили археологи МГУ

11:30 / Археология

Член-корреспондент РАН Алексей Калачев о Нобелевской премии по физике за 2022 год

11:29 / Наука и общество, Физика

Академик Юлия Горбунова: Солнце пока светит нам бесплатно, и этим нужно пользоваться

10:30 / Химия

Академик Владимир Бетелин: «Микроэлектроника обрела стратегическое значение, как продукция ВПК» − «МК»

09:54 / Информационные технологии

Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. «Очевиднное — невероятное» эфир 10.05.2008

04.03.2019

Памяти великого ученого. Нанотехнологии. «Очевидное — невероятное» эфир 3.08.2002

04.03.2019

Вспоминая Сергея Петровича Капицу

14.02.2017

Смотреть все

Ученые научились добывать воду из сухого воздуха пустыни

Четыре года назад ученые из Калифорнийского университета в Беркли обнаружили новые свойства металл-органических координационных полимеров (MOF). Этот пористый материал, как оказалось, отлично впитывает влагу даже в условиях засушливого климата, а при незначительном нагревании — ее активно выделяет. На его основе ученые создали экспериментальное устройство для извлечения воды из воздуха.

Помогаем

Как сообщается, первая версия прибора, представленная в прошлом году, была пассивной и состояла из двух коробок — в одной, пластиковой и прозрачной, находилась другая, заполненная несколькими килограммами MOF-303 — металл-органических структур на основе алюминия (по словам исследователей, данный материал не только недорог в производстве ввиду дешевизны алюминия, но и легок в изготовлении, поскольку его синтез протекает в воде и не требует органических растворителей). Ночью пластиковую коробку открывали, чтобы гранулы MOF впитывали влагу из воздуха, а днем — закрывали. Солнечные лучи проходили сквозь пластик и, нагревая содержимое второй коробки, заставляли полимер выделять влагу в форме конденсата. Далее, словно в опреснителе, капли стекали в нижний отсек и постепенно скапливались, а вечером получившуюся жидкость извлекали с помощью пипетки. Производительность решения составляла в среднем 400 миллилитров жидкости на килограмм абсорбента в день, а в самые засушливые дни испытаний водосборника, проходивших в одной из пустынь Аризоны, когда влажность воздуха не превышала 8%, этот показатель падал до 70 миллилитров жидкости на килограмм абсорбента в день.

Новая версия экспериментальной установки, на основе которой исследователи планируют создать уже коммерческий продукт, по принципу работы схожа с первой, но работает вне зависимости от времени суток. Этого удалось достичь, встроив в прибор вентилятор, нагнетающий воздух, и нагревательный элемент. При этом решение по-прежнему энергонезависимо: в качестве источника питания инженеры задействовали солнечную батарею и аккумулятор. Кроме того, исследователям больше не нужно манипулировать прибором вручную: благодаря организации материала в специальные картриджи установка самостоятельно конденсирует влагу в подсоединяемые емкости. Особый акцент инженеры делают на том, что получаемая таким образом вода, как и в предыдущей версии агрегата, подходит для питья без дополнительной фильтрации.

Курс

QA

Вивчайте важливi технології для тестувальника у зручний час, та отримуйте $1300 уже через рік роботи

РЕЄСТРУЙТЕСЯ!

Производительность аппарата ученые изучили в разных условиях. Выяснилось, что в среднем решение выдает 1,3 литра воды в день на килограмм абсорбирующего материала. Этого объема более чем достаточно, чтобы не умереть от жажды. При этом установка работает даже в условиях совсем сухого воздуха: во время полевых испытаний в пустыне Мохаве водосборник получал в среднем 0,7 литра чистой воды на килограмм абсорбента в день. Минимальный показатель в самый засушливый день в пустыне, когда относительная влажность воздуха падала до 7%, составил 0,2 литра воды на килограмм MOF в сутки.

«Чтобы традиционными методом конденсировать воду из воздуха при низкой влажности — менее 40% относительной влажности, — нужно охладить воздух до нуля градусов по Цельсию, что непрактично. С помощью нашего водосборника мы делаем это при очень низкой влажности без такого охлаждения. Ни одно другое решение на это не способно», — подчеркивает профессор Калифорнийского университета в Беркли Омар Ягхи, основавший с целью коммерциализации технологии стартап Water Harvester Inc.

«Некоторые скажут, что 0,7 литра воды в день — это немного. Однако они будут неправы, поскольку мы говорим о пустынных условиях, где воды нет в принципе. Кроме того, наше решение можно масштабировать, а показанный водосборник — это просто proof-of-concept, призванный продемонстрировать жизнеспособность технологии», — добавляет специалист.

Самая маленькая коммерческая версия аппарата, которая будет размером с микроволновку и сейчас проходит испытания перед выходом на рынок, по расчетам создателей, при средней относительной влажности будет выдавать в сутки до 10 литров чистой воды — достаточно для того, чтобы обеспечить потребности семьи из трех человек.

Более массивная модель аппарата — размером с небольшой холодильник — будет производить 200 — 250 литров в день, чего будет достаточно, чтобы обеспечить среднестатистическую семью водой не только для удовлетворения физиологических потребностей, но и для приготовления пищи и принятия душа. А через пару лет компания надеется построить водосборник, который обеспечит потребности небольшого поселения, — на 20 000 литров. Как и более скромные версии, он также будет работать на солнечной энергии, без подключения к электросети.

По словам исследователей, их разработку найдут полезными жители засушливых регионов, где в настоящее время наблюдается нехватка питьевой воды.

«В атмосфере находится почти столько же воды, сколько во всех реках и озерах, — подчеркивают ученые. — Возможность собирать эту воду позволит не только обеспечить каждого человека на Земле доступом к питьевой воде, но и буквально превратить пустыни в оазисы».

Первым клиентом стартапа станет, вероятно, Саудовская Аравия, которая частично профинансировала разработку.

Источник: hightech.plus

Моя компания — Конедсация воды из воздуха

Сайт создан на платформе Nethouse. Хотите такой же?

Перевести страницу

Отправьте Вашу   заявку на проект

Основное условие конденсации воды — попападание  горячкго воздуха  на охлаждённую поверхность.

Ветряная турбина производит как электричество, так и питьевую воду

Madhu Vajrakarur

 

Получение природной воды из атмосферы

Сделайте простейшую установку для получения природной воды «РОССИЯНКА» (по технологии 21 века — импульсная электризация образования капель воды атмосферным электричеством)
и наслаждайтесь чистой природной водой.  Объёма получаемой природной воды, хватит для питья и полива любимых растений!

Стартап создал устройство для производства воды из воздуха

Заметки о том, как израильский технологический стартап может вернуть мир всему Ближнему Востоку

Колодец для получения воды из атмосферного воздуха

Устройство для получения воды из атмосферного воздуха

Генератор воды пирамидальный

АТМОСФЕРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ВОДЫ ИЗ ВОЗДУХА СВОИМИ РУКАМИ

Гидробур

Автономный конденсатор − накопитель воды, работающий на принципах законов физики

в условиях жарких засушливых регионов

Как получить воду из воздуха

Вуедеркинд из Индии придумал устройство для получения воды из воздуха

Jawwad Patel Lab

Российские учёные разработали уникальную установку для получеиня воды

Уникальный прибор для получения воды из воздуха прошел испытания в Крыму

Поглотитель воды из воздуха

Как добыть воду из воздуха в домашних условиях

Вода из воздуха: Райан Кохлер и стартап Generation Water

An atmospheric water generator (AWG)

Установки для получения воды из воздуха без электричества

Drought Master – вода из воздуха (США)

УЗНАЙТЕ  БОЛЬШЕ

Генераторы воды из воздуха

1

Добыча воздухаиз воды в Израиле

В Марокко создана система преобразования тумана в воду

Получение пресной воды из воздуха

Извлечение воды из тумана для решения проблемы нехватки воды в засушливых регионах

Система сбора воды из тумана

2

3

4

5

6

7

8

Вода из воздуха в пустыне. Итальянец придумал башню, которая спасет жителей Эфиопии

В Африке научились добывать воду из воздуха

Простое решение насущных проблем: башня для получения воды из воздуха

Архитектор придумал, как дешево добывать воду из воздуха в пустыне

9

10

11

12

13

14

15

16

INFO

Как получить воду из воздуха

Питевая вода из воздуха

Древние технологии:вода из воздуха

Производство воды из воздуха. Атмосферный генератор воды из воздуха своими руками

DC03 — дешевое устройство для получения воды из воздуха за счет энергии солнца (видео)

Генератор водыиз воздуха Wfter Gen

ВОДА ИЗ ВОЗДУХА Watergen

Получить воду из воздуха

Как спасти крым от засухи, гидробур, вода из воздуха. Атмосферный генератор воды из воздуха своими руками

Прибор для получения воды из воздуха. Получение воды из атмосферы, получение воды из воздуха, россиянка, природная вода, атмосферное электричество, питьевая вода, вода на даче, установка россиянка, как получить воду из воздуха, новые технологии, электриза 

Солнечная электростанция вырабатывает питьевую воду

Новое устройство MIT может извлечь воду из воздуха пустыни

В Крыму для полива полей воду начнут добывать из воздуха

Генератор на солнечной энергии Genny получает питьевую воду из воздуха

Можно ли поливать огород влагой, извлекаемой из воздуха?

Вода из воздуха: ростовский «кулибин» предложил Крыму новую технологию РИА Новости Крым

Вода из воздуха. На саратовском рынке появился атмосферный генератор Aquamatic 

Первый генератор воды из воздуха в Бухаре

БИЗНЕС  ИДЕИ

Получение воды из воздуха

Бесплатная вода из воздуха

КУПИТЬ АТМОСФЕРНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ВОДЫ

1

2

3

4

5

6

7

8

Вот самые передовые методы извлечения большого количества воды из воздуха

Извлечение воды из воздуха может показаться волшебством, но эта технология вполне реальна. На самом деле, это могло бы быть просто одним из самых важных нововведений за последние несколько десятилетий, если опасения по поводу нехватки воды в будущем действительно верны.

И такие технологии не могли появиться раньше. Плохие стратегии управления водными ресурсами, растущее население, геополитика, а также естественные и антропогенные изменения окружающей среды — все это способствует тому, что в некоторых районах запасы питьевой воды становятся критически низкими. Проблема будет только усугубляться: по некоторым оценкам, к 2050 году 87 стран будут испытывать нехватку воды9.0003

Но, как и многие вещи в жизни, «необходимость — мать всех изобретений». Человеческая изобретательность, возможно, уже обеспечила частичное решение нависшей проблемы.

Как можно извлекать воду из воздуха?

Устройства для получения воды из воздуха, также известные как генераторы атмосферной воды (AWG), представляют собой технологические элементы, способные с помощью различных методов эффективно конденсировать водяной пар из окружающего, обычно влажного воздуха. Способы достижения этого различаются, но в большинстве случаев процесс конденсации используется для охлаждения, конденсации и последующего сбора жидкой воды.

Из существующих на данный момент технологий большинство систем работает подобно кондиционерам, но не все. Используя нагревательные/охлаждающие змеевики, эти машины снижают температуру воздуха, чтобы охладить воздух ниже точки росы водяного пара и превратить его в жидкую воду.

Источник: gerlos/Flickr

Существуют и другие методы, включая использование осушителей или давления для достижения той же цели.

Как бы то ни было, эти устройства отличаются от аналогичных машин, таких как осушители, тем, что их основной задачей является удаление воды из воздуха для получения питьевой воды.

Такие машины имеют решающее значение в тех регионах мира, где чистой питьевой воды мало или ее очень трудно получить. Хотя большинство устройств AWG могут извлекать лишь небольшое количество питьевой воды, это намного лучше, чем отсутствие возможности получать безопасную воду на небольшом расстоянии от вашего дома.

Устройства, как правило, попадают в один из двух лагерей — с пассивным забором воды и с принудительным или силовым приводом. Первый тип, как правило, полагается на естественные перепады температур, а не на усиление проблемы с использованием внешнего источника питания.

Несмотря на то, что сегодня существуют очень сложные примеры, технология извлечения воды из воздуха на самом деле относительно старая. Например, мы знаем, что инки могли поддерживать свои города выше линии дождя, собирая росу и направляя ее в цистерны для последующего сбора и распределения с помощью элементарных водных изгородей. (о них позже).

Еще одним интересным историческим примером является то, что называется «воздушная скважина». Конструкции этих структур сильно различаются, и метод является полностью пассивным, не требующим внешнего источника энергии или движущихся частей.

Один интересный пример был разработан русским инженером Фридрихом Зибольдом примерно в 1900 году. Вдохновленный загадочными грудами древних камней возле разрушенного города Феодосии, Зибольд решил проверить свою гипотезу о том, что это были древние конденсаторы воды из воздуха.

Было обнаружено, что каждая груда древних камней покрывает примерно 9700 футов (900 м2) и связана с остатками терракотовых труб, которые, по-видимому, вели к колодцам и фонтанам в древнем городе. Зибольд пришел к выводу, что, должно быть, существовал какой-то древний метод пассивации сбора воды, и приступил к созданию современного примера, чтобы проверить свою гипотезу.

Его строительство было завершено примерно в 1912 году, и, как утверждалось, он мог производить около 360 литров воды в день — но никаких официальных данных не известно. Позже на базе произошла утечка, и эксперимент был завершен в 1915 году, прежде чем ее частично снесли. Это место было заново открыто в 1993 году и отремонтировано, но оказалось, что оно дает значительно меньше воды, чем предполагалось изначально.

Какие примеры технологии получения воды из воздуха можно привести?

Выше мы уже коснулись нескольких старых примеров, но современные генераторы произвольной формы имеют тенденцию быть более сложными. Вот несколько ярких примеров.

Этот список далеко не исчерпывающий и не имеет определенного порядка.

1. Сила жука может быть секретом

Источник: Solvin Zanko/Minden Pictures

Интересно, что, как и многие вещи, изобретаемые людьми, природа обычно опережала нас в этом. Например, когда дело доходит до извлечения воды из воздуха, у пустынного жука Stenocara gracilipes есть элементарный, но эффективный механизм для выполнения этой, казалось бы, невыполнимой задачи.

Эти маленькие существа обитают в одном из самых засушливых и негостеприимных мест на Земле — в пустыне Намиб. В ответ они разработали стратегию извлечения воды из воздуха с помощью действия, называемого «греться в тумане» — поведение жука, при котором он наклоняет свое ухабистое тело к ветру, позволяя каплям воды конденсироваться из тумана на его тело.

Самые популярные

Эти капли затем стекают по надкрылью жука и направляются ему в рот. Эта стратегия невероятно эффективна и привлекла внимание ученых, пытающихся найти полезные методы обеспечения чистой водой сообществ по всему миру, испытывающих нехватку воды.

Изучая анатомию жука в мельчайших деталях, группа ученых попыталась воспроизвести структуру его брюшка с помощью 3D-печати. Они обнаружили, что чем меньше выпуклости и чем больше их количество, тем лучше поверхность удерживает влагу — короче говоря, больше площадь поверхности.

Но это была только часть истории. Команда обнаружила, что поверхность работает лучше всего, когда любая сконденсировавшаяся вода быстро стекает — именно в этом суть процесса с точки зрения жука.

Если эту технику можно будет дополнительно усовершенствовать и улучшить, а также масштабировать, теоретически ее можно будет использовать для обеспечения высокоэффективного пассивного метода обеспечения чистой водой некоторых мест по всему миру с дефицитом воды.

2. Генератор атмосферной воды Tsunami Product может производить сотни галлонов воды

Источник: Tsunami Products

В Калифорнии компании Tsunami Products (вашингтонская компания) удалось разработать инновационное устройство для получения воды из воздуха, которое, как они надеются, может помочь миллионам калифорнийцев получить доступ к чистой воде за копейки. доллар.

Пример системы принудительного конденсаторного типа, это устройство работает аналогично кондиционеру. На сегодняшний день примеры их устройств были установлены в домах, офисах, ранчо и других зданиях для осушения воздуха, извлечения водяного пара, а затем его фильтрации для питья.

По словам производителя, устройство работает, втягивая воздух «через ряд конденсирующих змеевиков, где водяной пар охлаждается в достаточной степени, чтобы достичь точки росы. Это преобразовывает водяной пар в капли».

Каждый блок затем пропускает воздух и воду через серию специально запатентованных вытяжных камер, которые имеют ряд функций для дополнительной конденсации воды. Затем вся жидкая вода фильтруется от потенциальных загрязнителей (таких как патогены, пыльца и т. д.), а затем собирается в специальный резервуар для хранения, готовый к розливу.

Устройство лучше всего работает в районах с высокой влажностью, таких как туманные районы или береговые линии, и, в зависимости от размера устройства, оно способно производить от 200 до 1900 галлонов (от 900 до 8600 литров) воды в день.

К сожалению, эти устройства недешевы и стоят от 30 000 до 200 000 долларов. в зависимости от их мощности. Но это только начало финансовых затрат потенциального владельца.

Устройство также потребляет много энергии. Однако в сочетании с чистым источником энергии, таким как массив солнечных батарей, работа и углерод, затраты на машину можно сделать более разумными.

3. Ловля воды туманными сетями

Источник: Pontificia Católica de Chile/Flickr

Еще один интересный метод извлечения воды из воздуха — использование тонких сетей. Этот простой метод, обычно возвышающийся над уровнем земли на столбах, используется как в сельском хозяйстве, так и для сбора питьевой воды.

Также известные как противотуманные сетки, такие устройства могут быть изготовлены из ткани из полиэтиленового волокна, которая улавливает конденсат из проходящего водяного пара. Затем сконденсированная вода направляется в сборные сосуды под сеткой.

Будучи полностью пассивными, противотуманные сети способны производить лишь относительно ограниченное количество воды и обычно жизнеспособны только в туманные дни. По этой причине этот метод обычно ограничивается горными районами, где теплый влажный воздух поступает с побережья вверх по крутым склонам и охлаждается, образуя густой туман.

Однако несколько лет назад исследователи из Университета Акрона, штат Огайо, совершили прорыв в этой технологии, которая могла значительно повысить эффективность таких систем. Они сделали сети из электропряденых полимеров, которые были запутаны вокруг фрагментов вспененного графита — что-то вроде спагетти, намотанных на маленькие фрикадельки.

Этот метод значительно увеличивает относительную площадь поверхности сети, что позволяет конденсировать гораздо больше воды на поверхности для сбора. Система настолько эффективна, по словам ее создателей, что может производить до 180 литров воды на квадратный метр каждый день. Для сравнения, обычная противотуманная сетка обычно может производить около 30 литров в день.

4. DARPA разрабатывает интересный метод извлечения воды из воздуха

Источник: The U. S. Army/Flickr

В настоящее время DARPA разрабатывает метод извлечения воды из воздуха в количестве, достаточном для ежедневного снабжения 150 солдат. Эта технология, получившая название Atmospheric Water Extraction (AWE), будет использоваться для обеспечения питьевой водой ряда «военных, стабилизационных и гуманитарных нужд за счет разработки небольших, легких, маломощных, распределенных систем, которые извлекают питьевую воду из атмосферу для удовлетворения потребностей в питье отдельных лиц и групп, даже в чрезвычайно засушливом климате».

Находясь на стадии разработки, текущие предложения включают разработку масштабируемого сорбирующего материала, который сможет быстро извлекать воду из воздуха в максимально легком и энергоэффективном устройстве.

Согласно DARPA, «AWE будет удовлетворять потребности в воде в двух направлениях: экспедиционное и стабилизирующее. Экспедиционное подразделение будет обеспечивать достаточным количеством питьевой воды отдельного бойца, при этом параметры SWaP ограничены необходимостью мобильности и работы в суровых условиях. Стабилизация устройство обеспечит ежедневную потребность в питье до ~ 150 человек (т. е. компании или гуманитарной миссии) с требованиями SWaP, адаптированными к ресурсам, доступным для миссий такого масштаба».

5. Этот генератор атмосферной воды помогает доставлять воду в некоторые из самых засушливых мест на Земле

Источник:  Aquaer

Восьмидесятилетний испанский изобретатель Энрике Вега изобрел собственную машину для подачи воды из воздуха после серьезного водного кризиса, охватившего Испанию во время 1990-е годы. Его устройство работает как кондиционер и может быть использовано для обеспечения чистой водой людей, живущих в некоторых из наиболее засушливых мест на Земле.

Машина активно охлаждает окружающий воздух для конденсации чистой питьевой воды. Улучшив свою конструкцию, чтобы она могла работать при более высоких температурах окружающей среды, Вега в 2004 году основал компанию Aquaer, чтобы представить свое устройство платным клиентам.

Самый маленький вариант его изобретения способен производить около 50-70 литров воды в день, но у него есть гораздо более крупная машина, которая может производить около 5000 литров в день.

Вега и его компания также объединились с неправительственной организацией (НПО) Water Inception, чтобы поставить машины в бедные водой районы по всему миру. Недавно 500-литровая машина была предоставлена ​​лагерю беженцев недалеко от Триполи в Ливане.

В настоящее время неправительственная организация пытается собрать средства для предоставления солнечных панелей, чтобы помочь с эксплуатационными расходами устройства.

6. Эта машина для подачи воды из воздуха может работать 24 часа в сутки

Изображение пилотного конденсатора, используемого в ETH Zurich. Источник:  ETH Zurich/Iwan Hächler

Новая технология, разработанная исследователями из ETH Zurich, позволила разработать генератор воды из воздуха, который, как они утверждают, может работать в течение всего дня полностью пассивно. Обманчиво простая по конструкции, эта машина использует комбинацию слоев специального полимера и серебра, чтобы придать стеклу особые свойства, которые заставляют воду конденсироваться из воздуха.

Покрытия наносятся на стекло, помещенное в специальный конусообразный радиационный экран, который позволяет стеклу пассивно охлаждаться на 9 градусов по Фаренгейту (15 градусов по Цельсию) ниже температуры окружающей среды для любого конкретного региона. Это создает перепад температур, который, в свою очередь, вызывает конденсацию воды из воздуха, где влага задерживается под конусом.

Чтобы помочь в сборе воды, команда также разработала специальное водоотталкивающее покрытие для нижней стороны стекла, которое быстро облегчает образование капель воды, которые затем могут стекать и собираться.

По словам исследователей, весь процесс не требует затрат энергии и прекрасно работает даже днем ​​благодаря радиационному экрану.

Пилотные исследования показали, что устройство может собирать до 1,8 жидких унций (53 мл) воды на квадратный фут (одну десятую квадратного метра) поверхности стекла в час в идеальных условиях. Неплохо.

7. Эта машина для сбора влаги производит чистую воду с использованием солнечной энергии

Источник: Инженерная школа Кокрелла, Техасский университет в Остине

Исследователи Техасского университета в Остине недавно представили еще один интересный генератор воды из воздуха. Основанная на принципе так называемой «супергубки», эта машина использует солнечную энергию для производства питьевой воды из воздуха.

Внутренние части машины изготовлены из специального гибридного гидрогелевого и гелевого полимерного материала, который очень хорошо удерживает жидкую воду. Используя этот материал, машина может всасывать воду из воздуха и безопасно хранить ее, готовую к извлечению.

Когда из геля нужно набрать воду, все, что вам нужно сделать, это нагреть его.

«Мы разработали полностью пассивную систему, в которой все, что вам нужно сделать, это оставить гидрогель снаружи, и он будет собирать воду», — сказал Фэй Чжао, исследователь с докторской степенью и соавтор исследования. «Собранная вода будет храниться в гидрогеле до тех пор, пока вы не подвергнете ее воздействию солнечного света. Примерно через пять минут под естественным солнечным светом вода высвобождается».

Текущие испытания конструкции позволили произвести около 50 литров гидрогеля на кг, что должно быть более чем достаточно для большинства бытовых применений. В случае коммерческого производства этот метод может изменить правила игры во многих регионах мира, испытывающих нехватку воды, особенно в сочетании с солнечной энергией.

Его также можно использовать для значительного улучшения существующих методов сбора воды, делая их более эффективными и менее энергозатратными.

Ю и его команда уже подали заявку на патент.

8. Углеродные стержни могут быть секретом сбора воды из сухого воздуха

Источник: PNNL

Несколько лет назад Тихоокеанские северо-западные национальные лаборатории (PNNL) представили новый метод извлечения воды из воздуха. Этот новый метод, обнаруженный совершенно случайно, использует наностержни на основе углерода для адсорбции воды при низкой влажности.

Удивительно, но стержни самопроизвольно выбрасывают около половины любой захваченной воды, когда относительная влажность превышает 50-80%. Выталкивание воды полностью обратимо и связано с межфазными силами между ограниченными поверхностями стержня.

Удивительно, но это открытие произошло совершенно случайно, когда химик Сатиш Нуне изучал наностержни с помощью прибора для анализа паров. Он был удивлен, обнаружив, что стержни, по-видимому, работают в отличие от других рецепторов воды, поскольку сборка стержней фактически теряла массу по мере увеличения внешней влажности. Очевидно, это было неожиданностью, но более внимательное изучение показало, что такое странное поведение было следствием переменного расстояния между стержнями.

При низкой влажности стержни могут сохранять относительно большое расстояние между собой, что позволяет воде прилипать к ним. Однако по мере повышения влажности капиллярное действие воды сближает стержни, которые, в свою очередь, выдавливают и вытесняют любую воду, прилипшую к стержням.

Интересно, что подобный процесс предполагался еще в 1990-х годах, но до сих пор из этого ничего не вышло. Теперь есть надежда, что это странное явление можно каким-то образом использовать в больших масштабах для сбора воды в засушливых пустынных районах.

9. Эта машина на базе грузового контейнера выиграла конкурс Water Abundance XPRIZE

Источник:  The Skysource/Skywater Alliance

Разработанное компанией WEDEW, это устройство выиграло конкурс Water Abundance XPRIZE стоимостью 1,75 млн долларов еще в 2018 году как наиболее доступное. решение для смягчения растущего водного кризиса в мире. Машина способна производить не менее 2000 литров воды из атмосферы каждый день, и все это из органических отходов.

XPrize спонсируется TATA Group и Австралийской группой помощи.

Мало того, устройство стоит чуть более 2 центов за литр мощности. Размещенный внутри транспортного контейнера, этот AWG может создавать и поддерживать влажную среду внутри контейнера, а также производить чистую питьевую воду с помощью устройства под названием Skywater.

Еще один пример активного генератора воды из воздуха. Эта система использует газ из биомассы для создания и поддержания влажной среды внутри контейнера посредством процесса, называемого пиролизом. В качестве топлива для машины можно использовать практически любые органические отходы, включая материалы растительного и животного происхождения, древесную стружку или ореховую скорлупу. По мере разложения органического материала выделяется водяной пар, который задерживается в контейнере и извлекается из воздуха.

Устройство производит не только питьевую воду, но и богатые питательными веществами отходы, называемые биоуглем, которые можно использовать в качестве сильнодействующего природного удобрения для сельскохозяйственных культур.

9. Эти бутылки с водой могут наполняться из самого окружающего воздуха

Источник: Fontus

Еще одна интересная AWG — самозаполняющаяся бутылка для воды под названием Fontus Airo. Идеально подходящие для людей, которые не любят ничего, кроме отдыха на свежем воздухе, эти бутылки могут наполниться менее чем за час.

Бутылки были разработаны австрийским инженером-технологом Кристофом Ретезаром, чтобы обеспечить простой способ снабжения безопасной водой регионов мира, испытывающих нехватку воды. В отличие от некоторых других решений в этом списке, технология бутылок относительно проста и, что наиболее важно, портативна.

Бутылка работает, пропуская влажный воздух внутрь устройства, в результате чего воздух подвергается воздействию так называемых гидрофобных «зубов». Напоминая щетину зубной щетки, эти «зубы» заставляют водяной пар конденсироваться из воздуха, образуя капли воды, готовые к сбору.

Еще один пример активного генератора сигналов произвольной формы. Питание обеспечивается небольшой аккумуляторной батареей на солнечной панели, встроенной в устройство. По словам ее создателя, бутылка наиболее эффективна при температуре от 86 градусов по Фаренгейту (30 градусов по Цельсию) до 104 градусов по Фаренгейту (50 градусов по Цельсию) и при влажности от 80 до 90%.

В течение часа Фонтус может произвести примерно 0,5 кварты (примерно 1/2 литра) воды. С момента разработки продукт был представлен на рынке как велосипедистам, так и любителям пеших прогулок.

И это, энтузиасты воды из воздуха, ваш удел на сегодня. Далекая от научно-фантастических фильмов, таких как «Звездные войны», технология буквального извлечения воды из воздуха является очень реальной и очень многообещающей областью технологий, помогающей обеспечить живительной водой многие части мира.

Если предупреждения о надвигающемся водном кризисе обоснованы, то технологии, подобные описанным выше, могут оказаться критически важными для выживания многих миллионов людей во всем мире.

More Stories

наука
Исследователи из Нидерландов преодолели 30-процентный барьер в солнечных батареях

Ameya Paleja| 28.09.2022

инновации
Микробатареи будущего могут помочь крошечным роботам управлять пространством и временем

Саде Агард| 04.09.2022

транспорт
Теперь B-52 будет оснащаться двигателями F130 Rolls-Royce

Лукия Пападопулос| 29. 09.2022

Система на солнечной энергии извлекает питьевую воду из «сухого» воздуха | Новости Массачусетского технологического института

Исследователи из Массачусетского технологического института и других организаций значительно увеличили производительность системы, которая может извлекать питьевую воду прямо из воздуха даже в засушливых регионах, используя тепло солнца или другого источника.

Система, основанная на проекте, первоначально разработанном три года назад в Массачусетском технологическом институте членами той же команды, приближает процесс к чему-то, что могло бы стать практическим источником воды для отдаленных регионов с ограниченным доступом к воде и электричеству. Выводы описаны сегодня в журнале Джоуль , в статье профессора Эвелин Ван, заведующей кафедрой машиностроения Массачусетского технологического института; аспирантка Алина ЛаПотин; и шесть других в Массачусетском технологическом институте, а также в Корее и Юте.

Более раннее устройство, продемонстрированное Ван и ее коллегами, обеспечило проверку концепции системы, которая использует разницу температур внутри устройства, чтобы позволить адсорбирующему материалу, который собирает жидкость на своей поверхности, втягивать влагу из воздуха. ночью и отпустить на следующий день. Когда материал нагревается солнечным светом, разница температур между нагретым верхом и затененной нижней стороной заставляет воду высвобождаться из адсорбирующего материала. Затем вода конденсируется на сборной пластине.

Но это устройство требовало использования специальных материалов, называемых металлическими органическими каркасами, или MOF, которые дороги и ограничены в поставках, а производительность системы была недостаточной для практической системы. Исследователи говорят, что благодаря включению второй стадии десорбции и конденсации и использованию легкодоступного адсорбирующего материала производительность устройства значительно увеличилась, а его масштабируемость как потенциально широко распространенного продукта значительно улучшилась.

Ван говорит, что команда считала: «Хорошо иметь небольшой прототип, но как мы можем преобразовать его в более масштабируемую форму?» Новые достижения в дизайне и материалах привели к прогрессу в этом направлении.

Вместо MOF в новой конструкции используется адсорбирующий материал, называемый цеолитом, который в данном случае состоит из микропористого алюмофосфата железа. Этот материал широко доступен, стабилен и обладает надлежащими адсорбирующими свойствами, чтобы обеспечить эффективную систему производства воды, основанную только на типичных колебаниях температуры днем ​​и ночью и нагреве солнечным светом.

Двухступенчатая конструкция, разработанная LaPotin, позволяет разумно использовать тепло, выделяемое при смене фазы воды. Солнечное тепло собирается пластиной солнечного поглотителя в верхней части коробчатой ​​системы и нагревает цеолит, высвобождая влагу, которую материал захватил за ночь. Этот пар конденсируется на пластине коллектора — процесс, который также выделяет тепло. Коллекторная пластина представляет собой медный лист непосредственно над вторым слоем цеолита и в контакте со вторым слоем цеолита, где теплота конденсации используется для выпуска паров из этого последующего слоя. Капли воды, собранные с каждого из двух слоев, могут быть собраны вместе в сборный резервуар.

При этом общая производительность системы с точки зрения ее потенциальных литров в день на квадратный метр площади сбора солнечной энергии (LMD) примерно удваивается по сравнению с предыдущей версией, хотя точные показатели зависят от местных колебаний температуры, солнечный свет и уровень влажности. По словам Вана, в первоначальном прототипе новой системы, испытанном на крыше Массачусетского технологического института до ограничений, связанных с пандемией, устройство производило на «порядки» больше воды, чем предыдущая версия.

В то время как аналогичные двухступенчатые системы использовались для других применений, таких как опреснение, Ван говорит: «Я думаю, что никто на самом деле не преследовал этот путь» использования такой системы для сбора атмосферной воды (AWH), поскольку такие технологии известны. .

Существующие подходы AWH включают сбор тумана и сбор росы, но оба имеют существенные ограничения. Сбор тумана работает только при 100-процентной относительной влажности и в настоящее время используется только в нескольких прибрежных пустынях, в то время как сбор росы требует энергоемкого охлаждения, чтобы обеспечить холодные поверхности для конденсации влаги, и по-прежнему требует влажности не менее 50 процентов, в зависимости от на температуру окружающей среды.

В отличие от этого, новая система может работать при уровне влажности всего 20 процентов и не требует никаких дополнительных затрат энергии, кроме солнечного света или любого другого доступного источника низкопотенциального тепла.

ЛаПотин говорит, что ключом является эта двухступенчатая архитектура; теперь, когда его эффективность была продемонстрирована, люди могут искать еще лучшие адсорбирующие материалы, которые могли бы еще больше увеличить производительность. Нынешняя производительность около 0,8 литра воды на квадратный метр в день может быть достаточной для некоторых применений, но если эту скорость можно улучшить с помощью некоторых дополнительных настроек и выбора материалов, это может стать практичным в больших масштабах, говорит она. . По словам Вана, уже разрабатываются материалы, которые обладают адсорбционной способностью примерно в пять раз большей, чем этот конкретный цеолит, и могут привести к соответствующему увеличению выхода воды.

Команда продолжает работу по совершенствованию материалов и конструкции устройства, а также по его адаптации к конкретным приложениям, например, портативной версии для военно-полевых операций. Двухступенчатая система также может быть адаптирована к другим методам сбора воды, которые используют несколько тепловых циклов в день, питаются от другого источника тепла, а не от солнечного света, и, таким образом, могут производить более высокие дневные объемы производства.

«Это действительно интересная и технологически значимая работа», — говорит Гуйхуа Ю, профессор материаловедения и машиностроения Техасского университета в Остине, не участвовавший в этой работе. «Это представляет собой мощный инженерный подход к проектированию двухступенчатого устройства AWH для достижения более высокого выхода воды, что делает шаг ближе к практическому производству воды с использованием солнечной энергии», — говорит он.

Ю добавляет: «Технически прекрасно, что можно повторно использовать тепло, выделяемое просто благодаря этой двухступенчатой ​​конструкции, чтобы лучше удерживать солнечную энергию в системе сбора воды, чтобы повысить энергоэффективность и ежедневную производительность воды. Будущие исследования заключаются в улучшении этой прототипной системы с использованием недорогих компонентов и простой конфигурации с минимальными потерями тепла».

В исследовательскую группу входят Ян Чжун, Ленан Чжан, Линь Чжао и Арни Лерой из Массачусетского технологического института; Хёнхо Ким из Корейского института науки и технологий; и Самир Рао из Университета Юты. Работа была поддержана Лабораторией водных и пищевых систем Абдула Латифа Джамиля (J-WAFS) Массачусетского технологического института.

Извлечение воды из атмосферы для засушливых зон

Воздух может использоваться в качестве устойчивого источника воды, поскольку он содержит более 14 000 км3 водяного пара. Существует два метода извлечения воды из окружающего воздуха. Первый подход предполагает понижение температуры влажного окружающего воздуха ниже точки росы. Второй метод включает отсасывание водяного пара из влажного окружающего воздуха с помощью твердого адсорбента и жидкого абсорбента, а затем извлечение воды путем нагревания абсорбента и сжижения испарившейся воды. Росная вода, по-видимому, является простым способом пополнения запасов питьевой воды в нескольких частях мира. Мелкие животные и растения являются первичными потребителями росы, так как она необходима для поддержания их жизнедеятельности в полузасушливой или сухой среде.

1. Введение

Водяной пар является ключевым компонентом атмосферы в исследованиях атмосферы, метеорологии, гидрологии и климата. Водяной пар влияет на энергетический баланс атмосферы Земли, который вызывает и поддерживает атмосферные движения. Поглощение солнечного излучения, безызлучательный перенос с поверхности Земли (конвекция и конденсация воды) и поглощение теплового излучения — все это обеспечивает энергию для атмосферы [1] . В большинстве стран мира 1 км 2 атмосферного воздуха содержит 10 000–30 000 м 3 чистой воды. Запатентованная технология извлечения воды из воздуха (ЭВА) предназначена для крупномасштабного водоснабжения, до 1000 м 3 в сутки, и основана на извлечении влаги из воздуха в водный поток. В методе EWA используется влажность воздуха, аналогичная опреснению, при котором используется бесконечный бесплатный источник соленой воды. В регионах, где нет ни соленой воды, ни инфраструктуры, технология EWA может стать жизнеспособной альтернативой для водоснабжения. Технология EWA извлекает влагу из воздуха в три этапа: абсорбция влаги твердым влагопоглотителем, испарение воды при умеренных температурах (65–85 °C) и конденсация с помощью пассивного конденсатора, подключенного к тепловому насосу. Технология EWA может предложить разумный вариант для доставки воды в засушливые районы, такие как Южное Средиземноморье, а также в страны с загрязненной водой, такие как тропические страны и страны, удаленные от побережья, где системы с длинными трубами недоступны [2] .

2. Методы экстракции водой

2.1. Генераторы воздух-вода (AWG)

Извлечение воды из воздуха с помощью систем обратного цикла становится все более популярным, и в настоящее время доступны различные генераторы воздуха-воды (AWG), все из которых претендуют на звание наиболее эффективный [3] . Генератор атмосферной воды (AWG) является возможным решением проблемы нехватки воды, поскольку он преобразует водяной пар в жидкую воду [4] . На рис. 1 показана экспериментальная установка генератора атмосферной воды.

Рисунок 1. Генератор атмосферной воды [4] (в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ (дата обращения: 25 октября 2021 г.) )).

Метод извлечения воды из воздуха одинаков для всех технологий, как с обратным циклом, так и без него, и включает в себя конденсацию паров, содержащихся в воздухе. АРГ с обратным циклом сжатия ( Рисунок 2 ), в частности, форсируйте конденсацию охлаждающим воздухом до уровня ниже точки росы. Основное преимущество использования атмосферной воды в качестве источника питьевой воды состоит в том, что не требуется никакой водно-транспортной инфраструктуры; лесозаготовительное оборудование можно установить практически в любом месте (вдали от береговой линии). Конденсаторы росы делятся на две категории: пассивные и активные.

Рисунок 2. Обратный термодинамический цикл [3] (согласно условиям лицензии Creative Commons Attribution License CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ (по состоянию на 25 октября 2021 г.) )).

Генераторы атмосферной воды — другое название активных конденсаторов (AWG). При среднем расходе воздуха 400 м 90 254 3 90 255 /ч и мощности компрессора 1000 Вт уникальный AWG на рисунке производит воду с минимальной температурой 10 °C и охлаждает окружающий воздух до температуры на 8 °C ниже точки росы. Он включает в себя два 2-литровых резервуара для воды, которые полностью отделены друг от друга, и можно применять графики для создания воды для каждого резервуара в определенное время. Высота устройства 35 см, длина 25 см, ширина 14 см [3] . Конденсация является основным методом, с помощью которого AWG превращает водяной пар в жидкую воду. Он охлаждает влажный воздух до температуры ниже точки росы, вызывая фазовый переход пара в жидкую воду на охлаждающих поверхностях, которая затем собирается [5] [6] . Парокомпрессионный холодильный цикл используется в АРГ на основе конденсации. Способность AWG собирать воду из относительно сухого воздуха и низких температур является его наиболее многообещающей особенностью. Хотя относительная влажность важна для работы AWG, на нее меньше влияют абиотические переменные, такие как коэффициент излучения неба, скорость ветра и топографическое положение, чем на пассивные конденсаторы. В результате он может работать в более широком диапазоне погодных условий [5] .

Энергия использовалась для изучения производительности и экономической целесообразности сочетания осушителя жидкого осушителя на солнечной энергии со стандартной системой кондиционирования воздуха с компрессией пара для метеорологического сценария в Гонконге. Мощность парокомпрессионной системы системы кондиционирования воздуха, усиленной солнечными батареями, может быть снижена с исходной производительности типичной системы кондиционирования воздуха до 19–28 кВт. Производительность стандартной системы кондиционирования воздуха сравнивалась с производительностью системы осушителя с солнечным адсорбентом. Из-за более высокого КПД в результате большего количества охлажденной воды с более эффективных установок возможности рекуперации энергии за счет включения системы осушителя солнечного адсорбента в обычную систему кондиционирования воздуха имеют большое значение для жаркой и влажной погоды в Гонконге. Гибридная система снижает годовое энергопотребление на 6760 кВт/ч [7] .

Использование установки, предназначенной для работы с максимальной эффективностью для производства наилучшей воды с наименьшим количеством электроэнергии, было представлено как способ извлечения воды из атмосферного воздуха. В исследовании также изучалось, можно ли использовать солнечную энергию в генераторах атмосферной воды (AWG) в качестве нового источника пресной воды. С помощью программного обеспечения HOMER был задуман, оценен и спроектирован рекомендуемый солнечный блок AWG. Исследования показали, что добываемая вода безопасна для питья и что технология AWG на солнечной энергии технически возможна. Технология AWG позволяет получать питьевую воду по более низкой цене, чем вода в бутылках, и является более экологичной [8] .

Технология AWG обеспечивает питьевую воду по конкурентоспособной цене по сравнению с водой в бутылках, которая более экологична и безвредна для здоровья. В программе (Cool Pack) были установлены обратные циклы Ренкина (VCRM). Работа требовала использования двух хладагентов: R134a и R502. Потребность в цикле рассчитывалась на осень, весну, лето и зиму. В результате выявлено, что оптимальный режим приходится на осенний период, а оптимальной холодильной машиной для работы в фиксированных режимах с наибольшей водопроизводительностью в сутки является ВХРМ.

Этот проект был основан на охлаждении, которое определяется как процесс перемещения тепла из одной точки в другую. Используются компрессор, конденсатор, расширительный клапан и испаритель, как показано на Рисунок 3 [9] .

Рис. 3. Блок-схема водоотделителя [9] .

2.2. Коллектор земля-вода

Устройство состоит из столбчатых и наклонных каналов над земной поверхностью, которые используются для получения чистой воды из атмосферного воздуха путем охлаждения влажного атмосферного воздуха до температуры ниже точки росы [10] [11] . Количество газообразных поглотителей солнечного излучения в атмосфере, таких как водяной пар и озон, также может быть значительным. Нисходящее тепловое излучение из атмосферы, на которое влияют облака и водяной пар, а также восходящее тепловое излучение, которое снижается восходящим тепловым излучением, составляют суммарную результирующую радиацию, нагревающую земную поверхность.

Когда яркость солнца увеличивается, поверхность Земли становится сухой. Глубина сухой поверхности зависит от среднего количества осадков, глубины капиллярного движения и типа почвы в этом месте. Внутри этой сухой поверхности присутствует влажный налет. Это происходит за счет взаимодействия капиллярного движения с подземными водами. Это капиллярное действие означает, что эта вода поднимается на поверхность Земли через крошечные щели в почве. Когда солнечный свет нагревает верхнюю поверхность, используя солнечную энергию, эта вода рассеивается в виде пара 9.0254 [12] . Используется четырехгранная фигура с глазурью на склоне, называемая Коллектор Земля-Вода. Когда верхняя поверхность Земли нагревается солнцем в виде солнечной энергии, вода испаряется с поверхности через водяной пар [13] . Этот процесс известен как конвекция. Этот сбор воды затем достигает поверхности земли под действием силы тяжести в виде питьевой пресной воды.

Рис. 4. Принцип коллектора земля-вода (адаптировано с разрешения из ссылки [14] , Copyright 2015, Elsevier).

2.3. Цикл абсорбции-регенерации

Был разработан концептуальный цикл для описания абсорбции водяного пара из атмосферного воздуха с последующим процессом регенерации. В этом исследовании в качестве осушителя использовали CaCl 2 . Прогнозировалось влияние условий окружающей среды на рабочие пределы цикла [15] . Цикл абсорбции-регенерации показан на рис. 5 . Это четыре тепловых процесса:

Рис. 5. Цикл абсорбции-регенерации (адаптировано с разрешения Reference [15] , Copyright 2000, Elsevier).

Согласно теоретическим исследованиям пределы концентрации слабых и сильных растворов существенно влияют на значение КПД цикла. Эффективность цикла более 90% может быть достигнута для различных значений высокой концентрации раствора; однако это значение падает, когда разница между концентрациями сильного и слабого раствора минимальна. Цикл абсорбция-регенерация показан на Рисунок 5 .

2.4. Сбор росы

Был представлен план крупномасштабного сбора росы в качестве источника пресной воды. С помощью четырех пластиковых труб система подает холодную морскую воду (5 °C) с глубины около 500 м и примерно в 5 км от берега. Затем он проходит через теплообменник, конденсируя 643 м 90 254 3 90 255 росы за 24 часа. Три ветряных турбины (каждая мощностью 200 кВт) перекачивают морскую воду из моря в этот район. Рассмотрена технико-экономическая целесообразность системы. Было установлено, что текущая концепция экономически невыгодна по сравнению с установкой обратного осмоса сопоставимой производительности [16] . Роса образуется при конденсации влаги в воздухе и используется для питья и орошения. Поверхности, собирающие росу, могут выиграть от радиационного охлаждения полимерной фольги. Это исследование было сосредоточено на образовании росы на окрашенной полиэтиленовой пленке, которая была подвергнута радиоактивному охлаждению. Выводы показали, что объем собираемой росы на м 2 минимален, но масштабные системы могут быть недорогими [17] [18] . Сбор росы будет играть важную роль в засушливых регионах нашей планеты [19] .

Существует три типа туманоуловителей: (а) плоский прямоугольный туманоуловитель, (б) круглый прямоугольный туманоуловитель и (в) простой туманоуловитель в форме цилиндра. Был использован коллектор тумана с двумя цилиндрами. Результаты показали, что при сборе большего количества воды на двухцилиндровом туманоуловителе можно было достичь средней производительности воды 0,53 л/м2/сутки и максимальной водосборности 3,3 л/м 2 / день [20] .

На рис. 6 показаны плоский коллектор росы и коллектор в виде перевернутой пирамиды. Эксперименты по сбору пассивной росы проводились на пастбищах. Сооружены плоский коллектор 2 длиной 1 м с покрытием из полиэтиленовой пленки толщиной 0,39 мм, изогнутый под углом 30°, и второй рососборник в форме перевернутой пирамиды. Для прогнозирования сбора росы на двух поверхностях использовались две модели: одна представляла собой простую модель баланса поверхностной энергии, а другая представляла собой аэродинамическую модель. По статистике среднесуточная роса составила 0,12–0,03 мм на травяном покрове, 0,1–0,06 мм на плоском коллекторе и 0,15–0,05 мм на опрокинутом пирамидальном коллекторе. Система сбора тумана и воды показана на 9.0276 Рисунок 7 [21] .

Рис. 6. Плоский коллектор росы и коллектор перевернутой пирамиды. (Адаптировано с разрешения ссылки [19] , Copyright 2015, Elsevier).

Рисунок 7. Система сбора тумана и воды (перепечатано из ссылки [21] в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License CC BY 4. 0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ (доступ 25 октября 2021 г.)).

2.5. Осушающие системы

Вода извлекается из влажного воздуха с помощью осушающих материалов. Десикант с высокой концентрацией может поглощать влажный воздух в ночное время (фаза абсорбции), а абсорбированную воду можно удалять из разбавленного влагопоглотителя в процессе регенерации путем нагревания. При использовании осушительного метода процесс регенерации можно проводить при относительно низких температурах, в диапазоне от 40 до 70 °C, что идеально подходит для солнечных дистилляторов [22] . Основным преимуществом добычи воды с помощью солнечной энергии является ее чистота, устойчивость и самодостаточность, поскольку она не требует какой-либо инфраструктуры 9.0254 [23] .

Используя этиленгликоль в качестве осушителя жидкости, Hall et al. разработал абсорбционный метод получения пресной воды из атмосферного воздуха с последующим восстановлением в солнечном дистилляторе [24] . На воду, полученную этим методом, влияли температура и влажность. Данные были представлены в психометрической таблице состава, хотя в расследовании отсутствовала информация о массе собранной воды [25] .

Разработан нестандартный метод улавливания воды из атмосферы с помощью твердого влагопоглотителя. Также было исследовано, можно ли собрать влажный воздух, охладив его до температуры ниже точки росы с помощью системы кондиционирования воздуха 9.0254 [26] . В методе извлечения влаги из атмосферного воздуха пруд-влагопоглотитель использовался для поглощения влаги из воздуха и получения влагопоглотителя с высоким содержанием воды. Солнце нагревает осушитель, богатый водой, заставляя влагу испаряться и смешиваться с окружающим воздухом, повышая точку росы окружающего воздуха, конденсируя испарившуюся влагу с образованием конденсата питьевой воды и возвращая осушитель с низким содержанием воды в пруд-осушитель. . Композитный материал S-образной формы использовался для получения воды из атмосферного воздуха путем замачивания ее в физико-химической жидкости для поглощения влаги из воздуха 9.