Китайские и саудовские физики научились добывать воду из воздуха пустыни

Китайские и саудовские физики разработали специальное гидрогелевое покрытие для солнечных батарей, которое одновременно повышает их эффективность и позволяет извлекать воду из сухого воздуха пустыни. Первые результаты его испытаний в Саудовской Аравии были раскрыты в статье в журнале Cell Reports Physical Science.

«Значительная часть населения планеты до сих пор не имеет доступа к чистой питьевой воде, и многие из этих людей живут в областях с засушливым климатом. Наш прибор позволяет извлекать воду из воздуха, используя для этого бросовую тепловую энергию», — заявил профессор Научно-технологического университета имени короля Абдаллы в Тувале (Саудовская Аравия) Ван Пэн, чьи слова приводит пресс-служба журнала.

За последние десять лет физики и инженеры создали несколько приборов, способных извлекать воду из воздуха самых сухих пустынь. Как правило, подобные приборы представляют собой концентраторы солнечного света, чья энергия используется для извлечения паров воды из пористых наночастиц или конструкций, которые химики называют металл-органическими каркасами.

Профессор Ван Пэн и его коллеги выяснили, что подобным образом можно использовать еще один пористый, но при этом очень прозрачный материал, активно поглощающий пары воды в ночное время суток. Он представляет собой гидрогель, полимерный материал, содержащий множество пустот, частично заполненных водой или другими жидкостями.

Добыча воды в пустыне​​​​​​​

По словам исследователей, данный материал можно наносить на поверхность любых солнечных батарей, в результате чего он будет одновременно защищать их от повреждений, а также охлаждать их по мере испарения накопленной за ночь воды. В теории это значительно повышает эффективность работы фотоэлементов, так как их КПД резко снижается при нагреве до высоких температур.

Работу данного покрытия ученые проверили в конце весны и в начале лета прошлого года на экспериментальной площадке в окрестностях деревни Тувал, расположенной в одном из самых засушливых регионов Саудовской Аравии. Как показали эти тесты, гидрогель понизил температуру солнечных батарей на 17 градусов Цельсия, что повысило эффективность их работы примерно на 9,9%.

Это покрытие также вырабатывало достаточно много воды, около трех литров чистой влаги в месяц на одну солнечную панель, чтобы поддерживать рост небольшой плантации водяного шпината, одного из самых влаголюбивых растений из тропиков Восточной Азии. По словам исследователей, созданная ими система способна поддерживать рост растений и производить питьевую воду в полностью автоматическом режиме.

Это, как считают профессор Ван Пэн и его коллеги, открывает дорогу для использования подобных комбинированных источников электроэнергии и воды во всех засушливых регионах мира, а также для их установки на небольших островах в Мировом океане, где нет рек, ручьев и других водоемов с пресной водой.