ระบบที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์นี้ส่งพลังงานเมื่อดึงน้ำออกจากอากาศ

น้ำสะอาดและพลังงาน คนต้องการทั้งสองอย่าง น่าเศร้าที่ผู้คนนับล้านทั่วโลกไม่สามารถเข้าถึงข้อมูลได้อย่างน่าเชื่อถือ แต่ระบบใหม่สามารถจัดหาทรัพยากรเหล่านี้ได้ และควรทำงานได้ทุกที่ แม้แต่ในทะเลทรายที่ห่างไกล

Peng Wang เป็นนักวิทยาศาสตร์ด้านสิ่งแวดล้อมซึ่งเป็นหัวหอกของระบบใหม่ วัยเด็กของเขาเป็นแรงบันดาลใจให้เกิดการพัฒนา บ้านของ Wang เติบโตขึ้นมาในจีนตะวันตก ไม่มีน้ำประปา ครอบครัวของเขาจึงต้องตักน้ำจากบ่อน้ำในหมู่บ้าน งานวิจัยใหม่ของเขาสามารถนำน้ำและพลังงานมาสู่ภูมิภาคต่างๆ เช่นเดียวกับที่เขาเติบโตขึ้นมา

Wang ทำงานที่ King Abdullah University of Science and Technology หรือ KAUST อยู่ในทูวาล ซาอุดีอาระเบีย หวางเป็นส่วนหนึ่งของทีมที่ทำงานเพื่อให้แผงโซลาร์เซลล์มีประสิทธิภาพมากขึ้น ระหว่างทาง ทีมนี้ได้พัฒนาเจลสูตรน้ำหรือไฮโดรเจล เมื่อรวมกับเกลือ วัสดุไฮบริดใหม่นี้สามารถเก็บน้ำจืดจากอากาศที่ดูเหมือนแห้ง

ทีมของหวางใช้แผงโซลาร์เซลล์เพื่อจับแสงอาทิตย์และผลิตกระแสไฟฟ้า พวกเขาสนับสนุนแผงแต่ละแผงด้วยไฮโดรเจลไฮบริดใหม่ ห้องโลหะที่ติดอยู่กับระบบจะกักเก็บความชื้นที่สะสมโดยวัสดุสำรอง น้ำนั้นสามารถใช้เพื่อทำให้แผงโซลาร์เซลล์เย็นลง ทำให้แผงโซลาร์เซลล์สามารถจ่ายไฟได้มากขึ้น หรือน้ำสามารถดับความกระหายของคนหรือพืชผลได้

Wang และเพื่อนร่วมงานของเขาทดสอบระบบภายใต้ดวงอาทิตย์ที่ร้อนระอุของซาอุดิอาระเบียในการทดลองใช้สามเดือนเมื่อฤดูร้อนที่แล้ว ในแต่ละวัน อุปกรณ์เก็บน้ำเฉลี่ย 0.6 ลิตร (2.5 ถ้วย) ต่อตารางเมตรของแผงโซลาร์เซลล์ แผงโซลาร์แต่ละแผงมีขนาดประมาณ 2 ตารางเมตร (21.5 ตารางฟุต) ดังนั้น ครอบครัวหนึ่งจะต้องใช้แผงโซลาร์เซลล์ประมาณสองแผงเพื่อจัดหาน้ำดื่มสำหรับแต่ละคนในครัวเรือน การปลูกอาหารต้องใช้น้ำมากขึ้น

ทีมงานได้เผยแพร่ผลงานเมื่อวันที่ 16 มีนาคม ที่ เซลล์รายงานวิทยาศาสตร์กายภาพ.

อาบแดด — และน้ำ

ชั้นบรรยากาศของโลกชื้น แม้ว่าจะไม่ได้เกิดขึ้นบ่อยครั้งก็ตาม อากาศของโลกมี “น้ำมากกว่าแม่น้ำทุกสายบนโลกถึงหกเท่า” Wang กล่าว นั่นเป็นจำนวนมาก!

หลายวิธีในการแตะลงไปในน้ำนี้ต้องการให้อากาศชื้น เช่นเดียวกับในสภาพอากาศชื้นหรือมีหมอกหนา อื่นๆ ใช้พลังงานไฟฟ้า ระบบ KAUST ใหม่ไม่ต้องการทั้งระบบ เช่นเดียวกับกระดาษชำระที่ดูดซับน้ำ ไฮโดรเจลแบบไฮบริดจะดูดซับน้ำในตอนกลางคืน — เมื่ออากาศชื้นและเย็นกว่า — และเก็บไว้ แสงแดดในเวลากลางวันที่ให้พลังงานแก่แผงโซลาร์เซลล์ยังทำให้วัสดุที่มีไฮโดรเจลอุ่นขึ้นอีกด้วย ความร้อนนั้นขับน้ำที่เก็บไว้ออกจากวัสดุและเข้าไปในห้องรวบรวม

ขวดน้ำขนาดเล็กที่มีน้ำมากกว่า 100 มล. เล็กน้อย
นี่คือขวดที่บรรจุน้ำบางส่วนที่เก็บโดยระบบสุริยะและน้ำใหม่ที่พัฒนาโดยนักวิจัยในซาอุดิอาระเบียร. หลี่/KAUST

ระบบใหม่สามารถทำงานได้ในโหมดใดโหมดหนึ่งจากสองโหมด ในขั้นแรกจะใช้ความชื้นที่สะสมเพื่อทำให้แผงโซลาร์เซลล์เย็นลง (แผงทำความเย็นสามารถเปลี่ยนแสงแดดเป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ) หรือน้ำที่สะสมไว้สามารถนำมาใช้ดื่มและปลูกพืชได้ การเปิดหรือปิดห้องเพาะเลี้ยงใต้แผงโซลาร์แต่ละแผงจะกำหนดวิธีการใช้น้ำที่เก็บรวบรวมไว้

โหมดทำความเย็นแผงโซลาร์เซลล์ “คล้ายกับการขับเหงื่อของมนุษย์” Wang อธิบาย “เราขับเหงื่อเพื่อลดอุณหภูมิร่างกายในสภาพอากาศร้อนหรือเมื่อเราออกกำลังกาย” น้ำในเหงื่อจะนำความร้อนออกจากร่างกายของเราในขณะที่ระเหยออกไป ในทำนองเดียวกัน น้ำที่เก็บไว้ที่ด้านหลังของแผงโซลาร์เซลล์สามารถดูดซับความร้อนบางส่วนจากแผงเมื่อระเหยออกไป

โหมดนี้ทำให้แผงโซลาร์เย็นลงได้ถึง 17 องศาเซลเซียส (30 องศาฟาเรนไฮต์) สิ่งนี้ช่วยเพิ่มกำลังขับของแผงควบคุมขึ้น 10 เปอร์เซ็นต์ ในโหมดนี้ บางคนอาจต้องการแผงโซลาร์เซลล์น้อยลงเพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของพวกเขา

ในโหมดการเก็บน้ำของระบบ ไอน้ำจะควบแน่นออกจากไฮโดรเจลแบบไฮบริดเป็นหยดที่หยดลงในห้องจัดเก็บ โหมดนี้ยังคงเพิ่มกำลังขับของแผงโซลาร์เซลล์ แต่เพียงเล็กน้อย — ประมาณ 1.4 ถึง 1.8 เปอร์เซ็นต์

ในระหว่างการทดลองใช้ของฤดูร้อนที่แล้ว ทีมของ Wang ใช้อุปกรณ์ของพวกเขาในการปลูกพืชที่เรียกว่าผักโขมน้ำ นักวิจัยปลูก 60 เมล็ด ด้วยร่มเงาจากแสงแดดในฤดูร้อนและน้ำทุกวันที่ดึงมาจากอากาศ เมล็ดเกือบทั้งหมด — 19 ในทุก 20 — เติบโตเป็นพืช

ระบบแสดงสัญญา

“มันเป็นโครงการที่น่าสนใจ” แจ็คสัน ลอร์ดกล่าว เขาเป็นนักเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อมและที่ปรึกษาด้านพลังงานหมุนเวียนกับ AltoVentus ในซานฟรานซิสโก รัฐแคลิฟอร์เนีย ก่อนหน้านี้ในอาชีพของเขา เขาศึกษาการเก็บเกี่ยวน้ำจากอากาศขณะทำงานให้กับ X-The Moonshot Factory ซึ่งตั้งอยู่ที่ Mountain View รัฐแคลิฟอร์เนีย

เมื่อพูดถึงระบบใหม่ ลอร์ดตั้งข้อสังเกตว่า “สามารถผลิตน้ำสะอาดได้ทุกที่” แต่เขาคิดว่าระบบประเภทนี้เหมาะสำหรับการทำน้ำดื่มมากกว่าการปลูกอาหาร โดยปกติ น้ำในอากาศของพื้นที่แห้งแล้งไม่เพียงพอสำหรับปลูกพืชไร่ขนาดใหญ่ เขาอธิบาย

พระเจ้ากล่าวเสริมว่า การสร้างระบบเช่นนี้ที่ดึงทรัพยากรที่ไม่ได้ใช้งานมาใช้เป็นสิ่งสำคัญ ไม่ว่าจะเป็นการดึงน้ำจากอากาศหรือการควบคุมความร้อนส่วนเกินเพื่อทำงานที่มีประโยชน์ และเนื่องจากระบบเพิ่มพลังให้กับแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไป เขากล่าวว่าความสามารถในการรวบรวมน้ำสำหรับดื่มหรือปลูกพืชผลถือได้ว่าเป็นโบนัสที่จะใช้เมื่อจำเป็น

Wang ตั้งข้อสังเกตว่าสิ่งประดิษฐ์นี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น เขาหวังว่าจะทำงานร่วมกับพันธมิตรเพื่อปรับปรุงระบบและให้บริการทั่วโลก

นี่เป็นหนึ่งในซีรีส์ที่นำเสนอข่าวเกี่ยวกับเทคโนโลยีและนวัตกรรม ซึ่งเกิดขึ้นได้ด้วยการสนับสนุนอย่างดีจากมูลนิธิเลเมลสัน

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*