30 سپتامبر 2024 -توسط دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله-دستگاه خنک کننده غیرفعال انرژی حرارتی را به آسمان منعکس می کند در حالی که آب را تنها با استفاده از گرانش و بدون برق جمع آوری می کند. اعتبار: 2024 KAUST.
نور خورشید فراوان و سرمایه گذاری سنگین آن در فناوری سلول های خورشیدی، عربستان سعودی را به خوبی در حال تبدیل شدن به صادرکننده پیشرو انرژی های تجدیدپذیر قرار داده است. در واقع، انرژی خورشیدی در حال حاضر بیش از 80 درصد از ظرفیت انرژی سبز این کشور را تشکیل می دهد. با این حال، این سلول ها طنز پیچیده ای را به همراه دارند، زیرا عملکرد آنها ، آنها را در معرض خطرات گرمای بیش از حد قرار می دهد. بنابراین سیستم های خنک کننده ضروری هستند، اما بسیاری از آنها به برق وابسته هستند.
یک تیم تحقیقاتی بین المللی به رهبری پروفسور KAUST، Qiaoqiang Gan، راه حلی بالقوه طراحی کرده است. دستگاه آنها به برق نیاز ندارد، زیرا آب را با استفاده از نیروی گرانش از هوا استخراج می کند و به مواد ارزان قیمت و در دسترس متکی است.
همراه با خنک نگه داشتن سلول‌های خورشیدی و سایر فناوری‌های نیمه‌رسانا، آب را می‌توان برای آبیاری، شستشو، خنک‌کردن ساختمان‌هایی که سلول‌های خورشیدی روی آنها قرار می‌دهند و دیگر کاربردها استفاده کرد.
دانشمندان تخمین می زنند که جو حاوی شش برابر بیشتر از مجموع آب شیرین موجود در رودخانه ها است. گان می‌گوید: «این آب را می‌توان با فناوری‌های برداشت آب جوی جمع‌آوری کرد.
در حالی که این فناوری‌ها به خوبی کار می‌کنند، در محیط‌های خشک مانند عربستان سعودی برای برداشت مقادیر عملی آب به برق نیاز دارند. این تقاضا باعث جلوگیری از پذیرش سلول های خورشیدی در مناطق روستایی پادشاهی می شود، جایی که زیرساخت های برق پرهزینه است.
یکی از دلایل راندمان پایین این است که آب به سطح دستگاه برداشت می‌چسبد. پروفسور دن دانیل و شکیل احمد، یک فوق دکتر در گروه گان، دریافتند که با افزودن یک پوشش روان کننده که ترکیبی از پلیمر تجاری و روغن سیلیکون است، می توانند تنها با تکیه بر گرانش، آب بیشتری را جمع آوری کنند.
احمد می‌گوید: “یک چالش رایج در سیستم‌های برداشت آب جوی این است که قطرات آب تمایل دارند به سطح [دستگاه] چسبانده شوند و جمع‌آوری میعانات فعال را ضروری می‌سازند. پوشش ما به طور موثر پینینگ را حذف کرد و جمع‌آوری غیرفعال واقعی آب را که توسط آب هدایت می‌شد را امکان‌پذیر کرد.” از آنجایی که این سیستم به طور کامل بر روی خنک کننده تابشی غیرفعال کار می کند، هیچ برقی مصرف نمی کند.
این راه حل مبتنی بر فناوری قبلی ساخته شده توسط گان است که او آن را “معماری دو طرفه عمودی” توصیف می کند. این سیستم در اصل برای بازتاب گرمای حرارتی به آسمان طراحی شده بود تا سلول های خورشیدی را خنک نگه دارد، اما آب تولید شده را جذب نکند.
دستگاه جدید شش بار در طول یک سال در شرایط طبیعی در شهر ثوال، در حدود 100 کیلومتری شمال جده آزمایش شد و می‌تواند سرعت جمع‌آوری آب را در مقایسه با فناوری‌های جایگزین آب جوی دو برابر کند.
به همراه گان و دانیل، دانشیار KAUST، گیورگی سکلی، در این مطالعه که در Advanced Materials منتشر شد، مشارکت داشت.
در کنار کارایی مجموعه آب، دانیل به همان اندازه از مزایای اقتصادی فرزندخواندگی هیجان زده است.
وی گفت: “این سیستم هیچ برقی مصرف نمی کند که منجر به صرفه جویی در انرژی می شود. علاوه بر این، به هیچ بخش مکانیکی مانند کمپرسور یا فن متکی نیست، که باعث کاهش تعمیر و نگهداری نسبت به سیستم های سنتی می شود و منجر به صرفه جویی بیشتر می شود.”
