Novi sustav hlađenja na pogon gravitacije

Međunarodni istraživački tim predvođen profesorom KAUST-a (King Abdullah University of Science and Technology) u Saudijskoj Arabiji, Qiaoqiangom Ganom, dizajnirao je uređaj za pasivno hlađenje koji ne treba električnu energiju, jer izvlači vodu iz zraka koristeći samo gravitaciju i oslanja se na jeftine, lako dostupne materijale.

Radijacijsko hlađenje značajno snižava temperaturu kondenzatora ispod razine okoline, omogućujući prikupljanje atmosferske vode (AWH) bez dodatne energije.

Međutim, tradicionalni kondenzatori okrenuti prema zraku imaju nisku gustoću snage hlađenja, a kapljice vode ostaju pričvršćene na površini, što zahtijeva aktivno prikupljanje kondenzata.

Kako bi se prevladali ovi izazovi, premaz s podmazanom površinom (LS) - koji se sastoji od visoko skalabilnog polidimetilsiloksanskog elastomera podmazanog silikonskim uljem, uveden je na strani kondenzatora u okomitoj dvostranoj arhitekturi.

Dizajn ne samo da učinkovito udvostručuje lokalnu snagu hlađenja, već također eliminira pričvršćivanje kontaktne linije, omogućavajući pasivno sakupljanje vode gravitacijom.

Robustan AWH sustav demonstriran je iz uzorka od 30 × 30 cm2 u vanjskim okruženjima (različitih razina vlažnosti i brzina vjetra u različitim mjesecima) i bez umjetnog protoka ovlaženog zraka.

Studiju objavjenu u časopisu Advanced Materials možete pronaći na ovoj poveznici.

U jednom testu na otvorenom, stopa pasivnog skupljanja vode LS premaza doseže 21 g m-2 h-1, dvostruko više nego na superhidrofobnoj površini, 10 g m-2 h-1.

U ispitivanju u zatvorenom prostoru (20 °C i 80% relativne vlažnosti), ovaj sustav postiže stopu kondenzacije ≈87% od teorijskog ograničenja s do 90% pasivno prikupljenog ukupnog kondenzata.

Profesor Dan Daniel i Shakeel Ahmad, postdoktorand u Ganovoj grupi, otkrili su da dodavanjem premaza za podmazivanje koji je mješavina komercijalnog polimera i silikonskog ulja, mogu prikupiti više vode oslanjajući se samo na gravitaciju.

"Uobičajeni izazov u sustavima za skupljanje vode iz atmosfere je taj što kapljice vode imaju tendenciju da ostanu pričvršćene za površinu, što zahtijeva aktivno sakupljanje kondenzata. Naš premaz je to učinkovito eliminirao, omogućavajući stvarno pasivno prikupljanje vode pokretano vodom", kaže Ahmad. "Budući da ovaj sustav u potpunosti radi na pasivnom radijacijskom hlađenju, ne troši nikakvu električnu energiju."

Novi uređaj testiran je šest puta u razdoblju od godinu dana u prirodnim uvjetima u gradu Thuwalu, oko 100 km sjeverno od Jeddaha, i mogao bi gotovo udvostručiti stopu prikupljanja vode u usporedbi s alternativnim tehnologijama prikupljanja atmosferske vode.