Képzelje el, hogy kivonhat vizet a levegőből anélkül, hogy bármilyen elektromos hálózatra csatlakozna. Hihetetlenül hangzik, főleg ha nagyon száraz a levegő, például a sivatagokban és a sztyeppekben. Egy ilyen készüléket valóban kifejlesztettek, és a legjobb dolog az, hogy szinte semmilyen mechanikai alkatrészt vagy összetett elektronikát nem használ, és kizárólag közvetlen napfénytől (nem napelemekből) működik.
A Massachusettsi Technológiai Intézet kutatói egy szerves fémszerkezetnek (MOF) ismert szerkezetet alkalmaztak a víz közvetlen levegőből történő összegyűjtésére (akár 20% páratartalom mellett). Ezt a nedvességszintet általában a világ legszárazabb területein lehet megtalálni. A prototípus képes volt napi 2,8 liter vizet kinyerni 20-30% -os páratartalom mellett.
MOF szerkezete: A sárga golyók a víz gyűjtésére szolgáló szerkezet üregeit képviselik. Forrás: UC Berkeley / Berkeley Lab
A MOF-k olyan rácsszerkezetek, amelyek szerves vegyületekből és fémrészecskékből állnak, és találmányuk óta népszerűek voltak, mintegy 20 évvel ezelőtt. A MOF szerkezetétől és a kiindulási anyagoktól függően bizonyos molekulák nagyon megbízhatóan lerakódhatnak ennek a szerkezetnek a pórusaiba. Ezek gázok lehetnek hidrogéntől metánig. Tárolási egységenkénti tárolási sűrűségük nagyobb, mint ha a gázokat nagy üreges tartályokban sűrítették volna. A kaliforniai Berkeley-i egyetemen való felfedezésük óta több mint 20 000 különféle MOF-opciót dolgoztak ki. Az ehhez a vízgyűjtőhöz használt MOF cirkóniumból és adipinsavból áll, amelyek kötik a vízgőzöt.
Az első képen a vízgyűjtő felépítése látható. Belül körülbelül 1 kg MOF kristály van nyomva a felső fényelnyelő réteg és az alsó kondenzátorlemez között. Amikor a környezeti levegő átjut a porózus MOF-on, a vízmolekulák hozzákapcsolódnak a belső felületekhez. A készülék tetején lévő áttetsző ablakon keresztül belépő napfény felmelegíti a MOF-ot, és a kötött vizet a környezeti hőmérsékleten lévő kondenzátor felé irányítja a hőcsőn és a készülék alatti hűtőn keresztül. A gőz kondenzálódik, és a víz folyik a kollektorba. Az elv egyszerû és hatékony. Ha ezeket a tulajdonságokat stabilizálhatjuk, ez valódi áttörés a napenergia intelligens felhasználásában napelemes PV elemek nélkül.
Fordító szerző Sergey Smyshlyaev