Четыре года назад ученые из Калифорнийского университета в Беркли обнаружили новые свойства металл-органических координационных полимеров (MOF). Ночью этот пористый гибридный материал отлично впитывает влагу даже в условиях засушливого климата, а днем под воздействием солнечного света выделяет воду. На его основе и создано устройство для впитывания воды из воздуха.
Недавно технологию испытали в городе Скотсдейл, штат Аризона. Как сообщает Science Daily, в этом регионе ночью влажность воздуха превышает 40%, а днем падает до 8%.
В эксперименте исследователи использовали установку из полимерного материала MOF-801 собственной разработки. Прибор состоит из двух коробок — в одной, пластиковой и прозрачной, находится другая, заполненная несколькими килограммами металл-органических структур.
Пластиковую коробку ночью открывают, чтобы гранулы MOF впитывали влагу из воздуха. Днем крышку закрывают. Солнечные лучи проходят сквозь пластик, нагревают содержимое коробки и заставляют структуры выделять влагу в форме конденсата. Далее, словно в опреснителе, капли стекают в нижний отсек, и их можно извлечь с помощью пипетки. По словам автора исследования Омара Ягхи, полученная таким способом вода подходит для питья без дополнительной фильтрации.
В среднем один килограмм MOF позволяет получать до 200 мл жидкости. Однако такого результата ученые добились за счет структур на основе дорогостоящего циркония.
Команда Ягхи решила разработать более дешевое устройство. Для этого структуры MOF-801 заменили структурами MOF-303 на основе алюминия. Полученная система не только стоит в 150 раз дешевле, но и в лабораторных условиях извлекает из воздуха вдвое больше воды.
Результаты исследования опубликовали в журнале Science Advances. Но на этом ученые не планируют останавливаться. Ягхи намерен дополнительно оснастить установку вентилятором, который позволит собирать больше влаги.
Кроме того, они собираются испытать агрегат в самой засушливой точке Америки — Долине Смерти в районе пустыни Мохаве в Калифорнии. В этой области даже ночью влажность не превышает 25%, а днем температура воздуха поднимается до 43 °C.
Технологией уже заинтересовались в Саудовской Аравии. «Многие хотят вывести разработку на рынок, и несколько стартапов уже работает над созданием устройства для получения воды из воздуха», — рассказал Ягхи.
Недавно команда китайских ученых разработала солнечные панели, которые получают энергию от дождя. Встроенные в модули трибоэлектрические наногенераторы преобразуют кинетическую энергию капель дождя в электроэнергию, в результате общая производительность фотоэлементов повышается на 10%.
