کد خبر: ۳۴۲۶۰
تاریخ انتشار: ۳۰ فروردين ۱۳۹۶ - ۲۳:۴۷
با این اختراع ما میخواهیم نشان دهیم که اگر روزی در بیابانی گیر افتادید، با این دستگاه می توانید زنده بمانید. هر فرد در روز به اندازه یک قوطی کوکاکولا به آب نیاز دارد و با این دستگاه در کمتر از یک ساعت قادر به جمع آوری این مقدار آب می باشید.
منصوره محمدیزیست بوم/منصوره محمدی*: درحالی که متراکم کردن آب از هوای مرطوب کار آسانی است، اخیراً ماشینی طراحی شده است که قادر به تولید آب از هوای خشک تر است و برای این کار از انرژی خورشیدی استفاده می کند.

محققان برای اولین بار تنها با استفاده از انرژی خورشید قادر به برداشت آب از محیط شدند. این دستگاه کلیدی یک ماده متخلل است که، قاب فلزی آلی نامیده می شود و از هوایی با رطوبت کمتر از 20 درصد آب تولید می کند. نورخورشید قاب فلزی آلی (MOF) را گرم میکند که منجر به آزاد شدن بخار آب و تولید روزانه چندین لیتر آب می شود.

تصور کنید در آینده هر خانه ای دستگاهی دارد که تمام آب خانگی مورد نیاز را  حتی در آب و هوای خشک و بیابانی از طریق هوا، تنها با استفاده از انرژی خورشید تامین می کند. در آینده ای نزدیک، می توان چندین لیتر آب از هوای آزادی که رطوبت آن کمتر از 20 درصد(میزان رطوبت در مناطق خشک) است تولید کرد. 

به گزارش مجله علوم در موسسه تکنولوژی ماساچوست، اخیرا برداشت انرژی خورشیدی با استفاده از یک ماده مخصوص فراهم شده است، برای این منظور یک قاب آلی فلزی که اصطلاحا  MOF نامیده می شود در دانشگاه بروکلی کالیفرنیا تولید شده.

 امر یاغی یکی از نویسندگان این مقاله و عضو هیت علمی آزمایشگاه ملی لارنس بروکلی عنوان کرد، تولید این دستگاه موفقیت بسیار مهمی است زیرا ما با چالش بزرگی در زمینه برداشت آب از هوای خشک مواجه بودیم.

در حال حاضر، هیچ راه دیگری به جز بکارگیری انرژی های اضافی وجود ندارد، زیرا دستگاههای رطوبت گیر برقی موجود در منازل، آب بسیار گران قیمتی تولید می کنند. نمونه اولیه این دستگاه در رطوبت 20 تا 30 درصد قادر به تولید 2.8 لیتر آب از هوا در یک دوره 12 ساعته با استفاده از 1 کیلوگرم MOF بود.  امر یاغی عنوان کرد این روش یکی از چشم اندازهای آینده تامین آب بدون نیاز به برق است، که در آن شما با استفاده از انرژی خورشیدی محیط خانه تان نیاز مصرفی آب روزانه یک خانواده را تامین می کنید و من آنرا آب های شخصی می نامم. 

امر یاغی MOF را حدود بیست سال پیش با ترکیبی از فلزاتی چون منیزیوم یا آلومینیوم با مولکولهای آلی، در یک آرایش منظم سخت و ساختارهای متخلل مناسب برای ذخیره سازی گازها و مایعات اختراع کرد. از آن زمان بیش از بیست هزار MOF متفاوت توسط محققین در سراسر جهان تولید شده است. بعضی از موادشیمیایی مانند متان و هیدروژن استفاده کردند، برای مثال شرکت BASF در حال آزمایش یکی از مدلهای این دستگاه، در دستگاههایی با سوخت گاز طبیعی است، که یک مخزن پر از متان، سه مرتبه، تحت فشار، متان را به مخزن خالی پمپاژ می کند. 

دیگر انواع MOF قادر به جذب کربن دی اکسید از گاز دودکش هستند، که باعث تسریع واکنش موادشیمیایی جذب شده، و یا محصولات شیمیایی جداشده در جریان فرآورش می شود.
 
این دستگاه قابی از جنس فلز آلی است که آب را از هوایی با رطوبت کمتر از 20 درصد می مکد

در سال 2014 امر یاغی و تیم تحقیقاتی اش در دانشگاه بروکلی، MOF سنتز شده که ترکیبی از فلز زیرکونیوم و اسید آپتیک است را بمنظور تولید بخار آب تولید کردند و به وانگ که مهندس مکانیک دانشگاه  ام آی تی است پیشنهاد دادند تا دستگاه جمع آوری آب را تولید کند. سیستمی که وانگ و دانشجوهایش طراحی کردند، شامل بیش از دوپوند غبار در اندازه کریستال است که بین یک جاذب خورشیدی و صفحه خازن در یک محوطه باز قرار داده شده است.

درحالی که هوای محیط از طریق MOF متخلخل پخش می شود، مولکول های آب به سطوح داخلی متصل می شوند. مطالعه پراش اشعه x نشان داد که مولکولهای بخار آب در گروههای هشت تایی به شکل مکعب دور هم جمع می شوند. نور خورشید از طریق یک پنجره دستگاه MOF را گرم می کند و مکعب های آب را به خازن که در دمای هوای بیرون است می فرستد.

سپس بخار آب به حالت مایع تبدیل شده و جمع آوری می شود. وانگ عنوان کرد، این عمل روش جدیدی بمنظور جمع آوری آب از مناطقی که رطوبت بالایی ندارند می باشد و کارایی انرژی آن بالاتر از تکنولوژی های موجود می باشد. این دستگاه تنها به اندازه 20 درصد از وزن خود می تواند آب جذب کند، در حالی که دستگاه های دیگر قادر به جذب آب بیش از 40 درصد وزن خود می باشند. مواد بکار گرفته شده در تولید دستگاه MOF نیز در جذب آب در رطوبت در سطوح بالاتر و یا پایین تر بسیار تاثیرگزار هستند.

این بدان معنا نیست که تنها دستگاهی غیرفعال ساخته ایم که یکجا نشسته و فقط آب جمع آوری می کند، در حال حاضر ما هردو بعد امکانات تجربی و نظری این دستگاه را در اختیار داریم و می توانیم سایر صفحات MOF که توسط محققین دیگر ساخته شده است را  بمنظور پیدا کردن مواد بهتر در ساخت آن بررسی کنیم. 

پتانسیل های زیادی به منظور افزایش مقیاس جمع آوری آب وجود دارد. درحالی که امر یاغی و همکارانش در حال بهبود دستگاه MOF هستند، وانگ و تیمش نیز بر روی سیستم جمع آوری که منجر به تولید آب بیشتر می شود به فعالیت خود ادامه می دهند. در پایان امر یاغی  عنوان کرد برای اینکه در هر زمانی آب در اختیار باشد، شما نیاز به طراحی سیستمی دارید که رطوبت را در طول شب ذخیره و در طول روز آنرا تکمیل می کند. و یا یک جمع آورنده خورشیدی طراحی کنید که در آن هوای تحت فشار بیشتری وارد می شود و با نرخ سریعتری، رطوبت ذخیره و آب تولید می گردد. 

با این اختراع ما میخواهیم نشان دهیم که اگر روزی در بیابانی گیر افتادید، با این دستگاه می توانید زنده بمانید. هر فرد در روز به اندازه یک قوطی کوکاکولا به آب نیاز دارد و با این دستگاه در کمتر از یک ساعت قادر به جمع آوری این مقدار آب می باشید.

* مترحم
مطالب مرتبط
برچسب ها: هوای خشک ، تولید آب
نام:
ایمیل:
* نظر:
پربحث ترین عناوین