Сочетая сверхвлагопоглощающий гель со светоактивными материалами, исследователи из Сингапура разработали регенератор влаги, который осушает окружающий воздух и одновременно вырабатывает энергию. Метод, представленный 20 ноября в журнале Joule, представляет собой зеленую альтернативу кондиционерам с хитростью - вытягиванием воды из воздуха.
Как и растения, искусственные фотосинтетические устройства, также известные как фотоэлектрохимические (PEC) системы, питаются светом и водой для выработки энергии. Это явление вдохновило исследователей на объединение светоактивных материалов и супергигроскопичных гидрогелей. Гидрогели на основе цинка и кобальта могут собирать воду из влажного воздуха, в четыре раза превышающую их собственный вес. Деградатор влажности может снизить относительную влажность на 12 процентов и генерировать слабый ток при окружающем освещении.
«Многие люди говорят, что в Сингапуре жарко, но на самом деле там совсем не так жарко. Департамент материаловедения и инженерии Национального университета Сингапура. «Это заставило меня задуматься, а что, если я смогу изобрести что-то, что собирает воду из окружающего нас воздуха и в то же время снижает относительную влажность и обеспечивает воду или энергию?»
Исследовательская группа из Сингапура разработала регенератор влажности, состоящий из влагоемкого гидрогеля, катода, фотоанода и солнечного элемента. Как и батареи, он вырабатывает энергию из атмосферной влаги, а не из электролита. Фотоаноды, действующие как фотоэлектрокатализаторы, окисляют поглощенную воду в присутствии света, расщепляя воду и производя энергию. Гидрогель постоянно пополняет систему водой, которая извлекается из воздуха для поддержания процесса выработки энергии. Сборка вырабатывает электроэнергию при осушении помещения.
Гидрогель кобальта второго поколения, который мы разработали, поглощает влагу быстрее, чем любые имеющиеся на рынке сушильные агенты. Мы провели эксперимент, поместив гидрогель в коробку, и относительная влажность снизилась примерно до 30- На 35 процентов ниже, чем снаружи», - говорит Тан. «Мы сунули руку в сухую коробку, это было похоже на холодильник. Внутри коробки так холодно, потому что она такая сухая». Тан считает, что увлажнитель воздуха является возможной заменой кондиционерам в сочетании с вентилятором.
Хотя одной из целей исследовательской группы является выработка энергии, фототок устройства составляет около 0,4 мА/см2, что является относительно низким показателем. Тем не менее, по сравнению с коммерческими кондиционерами, регенератор влажности может улучшить тепловой комфорт при значительно меньших затратах энергии. Даже если масштабировать устройство до коммерческих стандартов, его будет проще установить, оно станет портативным, а эксплуатационные расходы составят лишь часть стоимости кондиционера.
"Распространено мнение, что влажность влияет только на экваториальные или тропические страны. Но люди из Европы также в равной степени страдают от высокой влажности из-за связанных с этим проблем с конденсацией воды. Высокий уровень влажности приводит к тому, что их дома покрываются плесенью. " Увлажнитель имеет широкое применение в качестве осушителя и превосходит коммерческие сушильные агенты.
Население мира увеличивается, и люди, как правило, тратят много денег на кондиционеры для поддержания надлежащего теплового комфорта. Растущая потребность в кондиционерах для охлаждения приводит к увеличению потребления энергии. Это устройство, в сочетании с вентилятором может помочь снизить относительную влажность и тем самым улучшить тепловой комфорт и снизить зависимость от кондиционеров. Это может привести к потенциальной энергетической и денежной выгоде».