До 2 літрів води на день: німецькі дослідники представили матеріал, що отримує воду з повітря

Німецькі дослідники з Інституту неорганічної хімії Кільського університету представили новий пористий матеріал, здатний вилучати з повітря до 2 літрів води на день.

Читайте также: Сиквел культового горору “Воно” (It Follows) зібрав оригінальну команду на знімальному майданчику

Це особливо актуально для регіонів, які в умовах змін клімату стають все більш посушливими. Матеріал отримав назву CAU-10-H й належить до з’єднань, що називаються металорганічними каркасами (МОК). Це пористі матеріали, здатні вбирати водяну пару та вивільняти її за мінімальних зусиль.

За вивчення ключових принципів, які лежать в основі МОК, провідний науковець Омар Ягі отримав Нобелівську премію минулого року. Він вже реалізував цю концепцію у власній компанії Atoco, яка займається розробкою установок розміром з морський контейнер, призначених для вилучення до 1000 літрів води на день з повітря в умовах пустелі. Перші комерційні системи мають з’явитись вже у другій половині цього року.

Розроблена німецькими дослідниками структура використовує інший підхід, який, однак, може доповнити запропоновану Ягі технологію. На думку розробників, їхня технологія готова перейти зі стадії лабораторних випробувань до комерційного використання.

Більшості матеріалів, які вловлюють вологу, для ефективної роботи необхідне відносно вологе повітря. CAU-10-H починає вловлювати молекули води за кімнатної температури, як тільки відносна вологість перевищує 18% — умов, які для більшості систем подібного типу виявилися б занадто посушливими.

Вилучення зібраної води також не представляє особливої складності. Нагрівання матеріалу до приблизно 70°C достатньо для вивільнення зібраної вологи. Це доволі низька температура, яка дозволяє використовувати, наприклад, сонячну енергію або відпрацьоване тепло, що значно дешевше за використання електрики.

Німецькі дослідники об’єднали свій матеріал з провідними вуглецевими структурами, прискоривши цикл й домігшись безперервної роботи з циклами, які тривають кілька годин. За умов сухого повітря матеріал вловлює до 0,17 грама води на грам матеріалу, що за прогнозами складає 1,8 л води на день на кожен кілограм композиту.

Читайте также: Продуктивність Steam Machine протестували з Windows 11

Окрім цього CAU-10-H може застосовуватись як холодоагент. В адсорбційних системах охолодження він втричі ефективніший за силікагель. Перевага полягає у використанні відпрацьованого тепла, яке виділяють, наприклад, ЦОД або печі. Він може використовуватись для охолодження приміщень без збільшення навантаження на енергомережу порівняно з традиційними системами кондиціонування повітря.

Представлені результати дозволяють віднести CAU-10-H до найбільш ефективних сорбентів з низькою вологою та низькою тепловіддачею. Однак безпосереднє порівняння ускладнене. У Кільському університеті описують кількість сировини в грамах в лабораторних умовах, тоді як за даними компанії Atoco, мова йде про обсяги в літрах для спеціальних контейнерів, вироблені за допомогою установки з вентиляторами та теплообмінниками.

Також відсутній стандартизований еталон для порівняння CAU-10-H з матеріалом, розробленим дослідниками з Університету Північної Кароліни в Чапел-Хіл, також анонсованим цього місяця. Він вивільняє зібрану воду за 3 хвилини й за температури 50°C. Його конструкція оптимізована під швидке вивільнення, а не для поглинання максимальної кількості води за один цикл.

Однак ключовим все ж виступає не стільки сам хімічний принцип, скільки можливість масштабування технології для реального застосування. За словами провідного автора дослідження Норберта Стока, CAU-10-H був відкритий близько 15 років тому. З того моменту потенційні сфери його застосування вивчаються по всьому світу.

Завдяки підтримці фонду Кільського університета дослідники змогли виробити близько 30 кг матеріалу — приблизно в 60 разів більше за будь-яку попередню лабораторну партію матеріалу з орієнтовною вартістю від $12 до $14 за кілограм. Наступним етапом плануються реальні випробування. Якщо лабораторні показники CAU-10-H підтвердяться, цей матеріал може стати ще однією революцією в історії розвитку MOF.

Дослідження опубліковано в журналі Journal of Materials Chemistry A

Читайте также: Watch Dogs може повернутися: у мережі помітили збірку Dedsec Collection для Nintendo Switch 2

Джерело: New Atlas; Kiel University