جنرال لواء

يسحب هذا الجهاز الذي يعمل بالطاقة الشمسية مياه الشرب من أكثر هواء الصحراء جفافاً


بفضل فريق من الباحثين ، أصبح العالم على بعد خطوة واحدة حرب النجوم- أسلوب الزراعة الرطبة. جهاز يشبه الإسفنج يستخدم الطاقة الشمسية لامتصاص بخار الماء من الهواء ، حتى في أقل نسبة رطوبة. طور الفريق - وهو مزيج من الباحثين من جامعة كاليفورنيا في بيركلي ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا - طريقة لسحب ما يقرب من 3 لترات من الماء يوميًا لكل كيلوغرام من جهاز الامتصاص المستخدم.

[مصدر الصورة: MIT عبر Hyunho Kim]

يقدر الفريق أن ما يقرب من 13 تريليون لتر من الماء تطفو عبر الغلاف الجوي للأرض في أي نقطة زمنية. هذا يمثل 10 في المائة من إجمالي المياه العذبة الموجودة في بحيرات وأنهار الكوكب. على مدى عقود ، حاولت المجموعات تكثيف بخار الماء وحبسه للاستخدام. ومع ذلك ، عادةً ما تتطلب هذه الأنظمة طاقة أكثر مما تستحق أو تتطلب هواءً شديد الرطوبة. أراد فريق الباحثين bicoastal هذا معالجة هاتين المسألتين.

بقيادة عمر ياغي من جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، نظر الباحثون في مساحيق بلورية تسمى الأطر العضوية المعدنية (MOFs). طور ياغي أول الأطر العضوية المعدنية في العالم منذ أكثر من 20 عامًا. تتجمع الهياكل البلورية المسامية معًا مثل مجموعة Tinkertoy. تعمل ذرات المعادن كمحور ، وتربط المركبات العضوية الشبيهة بالعصا ذرات المعدن معًا. أنشأ ياغي تلك الهياكل لتكون مرنة لاحتياجات الكيميائي. يمكن للباحثين ضبط الخصائص في كل إطار عضوي للتحكم في قوة الروابط.

رسم توضيحي لهيكل وزارة المالية [مصدر الصورة: مختبرات بيركلي]

قال Hyunho Kim ، طالب الدراسات العليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "من خلال تصميم هذه المادة بعناية ، يمكننا الحصول على خصائص سطحية يمكنها امتصاص الماء بكفاءة عالية عند نسبة رطوبة تبلغ 50 بالمائة ، ولكن بتصميم مختلف ، يمكن أن تعمل بنسبة 30 بالمائة". "من خلال اختيار المواد المناسبة ، يمكننا جعلها مناسبة لظروف مختلفة. وفي النهاية ، يمكننا حصاد المياه من الطيف الكامل" للتركيزات.

منذ أن طور ياغي الأطر العضوية المعدنية قبل 20 عامًا ، تم تصنيع أكثر من 20 ألف إطار عضوي بخصائص وتركيبات جزيئية مختلفة. يمكن أن يصبح التكوين الإسفنجي محبًا للماء ويجذب المياه ذات مساحة السطح العالية. لاحظ الفريق أيضًا أنه عندما يتم وضع المادة على سطح أسود لامتصاص الحرارة الشمسية ويتم الاحتفاظ بالسطح السفلي بنفس درجة حرارة الهواء الخارجي ، يمكن تبريد الماء وإسقاطه لتتجمع على هذا السطح السفلي.

يتم وضع لوح MOF بين ماص شمسي ولوحة مكثف داخل الحجرة. يفتح الفريق الغرفة ليلًا للسماح للهواء المحيط بالتدفق عبر الأطر العضوية المعدنية وتبريد جزيئات الماء. خلال النهار ، يتم إغلاق الغرفة وضوء الشمس يسخن الغرفة. يتم تسخين الجزيئات ودفعها نحو المكثف.

[مصدر الصورة:MIT عبر Hyunho Kim]

يريد الفريق باستمرار تحسين وتعديل هيكل الإطار المعدني من أجل الحصول على ناتج أكبر ، على الرغم من أن الإعدادات الحالية توفر الإمداد اليومي بمياه الشرب لشخص واحد.

لا يزال الوصول إلى مياه الشرب أحد أكبر التحديات في العالم. بقسوة 85 بالمائة من سكان العالم يعيشون في النصف الأكثر جفافاً من الكوكب. على783 مليونا لا يستطيع الناس الوصول بسهولة إلى المياه النظيفة. من المتوقع أن تزداد هذه الأرقام مع زيادة عدد سكان العالم. قالت أستاذة الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، إيفلين وانج ، إن إسفنجة وزارة المالية يمكن أن تكون مساعدة هائلة.

وقالت: "هناك مناطق صحراوية حول العالم تبلغ نسبة الرطوبة فيها حوالي 20٪ ،" حيث تعتبر المياه الصالحة للشرب حاجة ماسة ، "ولكن لم تكن هناك بالفعل تقنية متاحة يمكنها تلبية" هذه الحاجة المتزايدة.

حاليًا ، تستخدم دول مثل تشيلي والمغرب حصاد الضباب. ومع ذلك ، تتطلب العملية نسبة رطوبة عالية جدًا - تحتاج أحيانًا إلى رطوبة نسبية 100٪. يوجد هذا الهواء أيضًا في مناطق أقل من الأراضي القاحلة.

يمكن العثور على التقرير الكامل بتنسيق علم مجلة.

في حين أننا قد نكون بعيدين عن العديد من المجرات من مزرعة الرطوبة Tatooine في العم أوين ، فإن هذا البحث يقربنا من الحلول العملية لمشكلة متزايدة. (ومع ذلك،حرب النجوم يمكن أن يستمر المشجعون في الأمل في أن يسموا الجهاز "المبخر" في حالة طرحه في السوق.)

راجع أيضًا: GoSun Grill هو فرن يعمل بالطاقة الشمسية يمكنه الطهي حتى في الليل


شاهد الفيديو: مكيفات الطاقة الشمسية شرح سريع (شهر نوفمبر 2021).