علمی، پژوهشی و فناوری

دستاورد جدید دانشمندان؛

ساخت یک دستگاه نوآورانه جدید برای استخراج کارآمد آب از هوا

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : چندین پژوهشگر در سرتاسر جهان در حال تحقیق برای راحت‌تر فراهم کردن آب آشامیدنی حتی در خشک‌ترین اقلیم‌ها هستند. یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه ایالتی اوهایو در این زمینه پیشرفت چشمگیری داشته است.

به گفته پژوهشگران، این دستگاه آب‌گیر ساخته‌شده از مواد حساس به دما، که بر پایه نیکل و تیتانیوم است، به قدری جمع و جور می‌باشد که می‌توان آن را در یک کوله‌پشتی حمل و به‌طور مستقیم آب را از هوا استخراج کرد.

همچنین این دستگاه جدید تنها با نیمی از انرژی مورد استفاده یک رطوبت‌گیر با چرخ دسیکنت کار می‌کند، در حالی که همان مقدار آب را از هوا استخراج می‌نماید.

فهرست مطالب

    محدودیت‌های فناوری‌های موجود
    آزمایش و اعتبارسنجی دستگاه آب‌گیر
    سازگاری با محیط‌های متنوع
    پیامدهای آینده و مقیاس‌پذیری دستگاه آب‌گیر

محدودیت‌های فناوری‌های موجود

جالب است که فرایند استخراج آب از هوا جدید نیست. تاکنون چندین توسعه در این حوزه رخ داده است. با وجود این، فناوری‌های موجود اغلب به روش‌های حجیم و پرمصرف انرژی متکی هستند.

در حالی که بسیاری از فناوری‌های برداشت آب موجود، بزرگ، انرژی‌بر و کند هستند، این دستگاه جدید به دلیل خنک‌سازی الاستوکالریک منحصربه‌فرد است.

این روش نوآورانه از مواد ویژه‌ای استفاده می‌کند که هنگام کشیده شدن یا فشرده شدن، تغییر دما می‌دهند. دستگاه با این مواد می‌تواند هوا را خنک و با کمترین مصرف انرژی، بخار آب را متراکم کند.

همچنین این طراحی باعث شده است که نمونه اولیه این دستگاه به اندازه‌ای قابل حمل باشد که داخل یک کوله‌پشتی جا شود. با توجه به اینکه تخمین زده می‌شود بیش از ۲ میلیارد نفر در سراسر جهان به آب آشامیدنی پاک دسترسی ندارند، بهبود روش‌های معمولی جمع‌آوری چنین منبع ارزشمندی می‌تواند آن را برای مناطق کم‌آب به‌طور قابل توجهی دست‌یافتنی‌تر کند.

ابداع یک دستگاه آب‌گیر نوآورنه برای استخراج کارآمد آب از هوا
آزمایش و اعتبارسنجی دستگاه آب‌گیر

برای ارزیابی و اعتبارسنجی کارایی نمونه اولیه آب‌گیر، محققان آزمایش‌های سخت‌گیرانه‌ای انجام دادند. محققان دستگاه خود را با یک رطوبت‌گیر که با چرخ‌های دسیکنت کار می‌کند، مقایسه کردند. این چرخ‌ها سیلندرهای چرخانی هستند که با مواد هیدروفیل آستر شده‌اند و کار به دام انداختن و حذف رطوبت از جریان هوای اطراف را انجام می‌دهند.

این تحلیل مقایسه‌ای تفاوت‌های قابل توجهی در مصرف انرژی بین نمونه اولیه و سیستم سنتی نشان داد. نمونه اولیه کارایی برداشت آب بالاتری را از خود نشان داد، به‌طوری که در بازه زمانی ۳۰ دقیقه بیشتر آب استخراج کرد در حالی که نصف انرژی سیستم چرخ دسیکنت را مصرف نمود.

سازگاری با محیط‌های متنوع

تیم تحقیقاتی یک پدیده دیگر را نیز مشاهده کرد. آنها دریافتند که عوامل محیطی، به‌ویژه سطوح رطوبت، ارتباط مستقیمی با کارایی استخراج آب دستگاه دارند. به‌طور قابل توجه، نمونه اولیه دستگاه آب‌گیر در این زمینه بهتر عمل کرد و عملکرد بهینه‌ای در محدوده خاصی از رطوبت نشان داد.

جان سیمونیس، یکی از محققان این مطالعه گفت: «در مقایسه با سیستم چرخ دسیکنت سنتی، سیستم ما توانایی مقیاس‌پذیری دینامیکی بیشتری برای سازگاری با نیازهای محیط دارد. چرا که دستگاه ما مدولارتر است، فضای زیادی برای سازگاری وجود دارد.»

نمونه اولیه دستگاه آب‌گیر می‌تواند با اقلیم‌های مختلف سازگار شود و برای مناطق مختلفی که با کمبود آب مواجه هستند، مناسب است.

پیامدهای آینده و مقیاس‌پذیری دستگاه آب‌گیر

این داده‌های آزمایشی نشان‌دهنده کارایی بهبود یافته و پتانسیل نمونه اولیه آب‌گیر مبتنی بر خنک‌سازی الاستوکالریک هستند. یافته‌ها از تحقیقات و توسعه بیشتر به منظور افزایش مقیاس این فناوری برای کاربردهای گسترده‌تر، از جمله تأمین آب در سطح خانوار و جامعه، حمایت می‌کنند.

این امکان وجود دارد که یک نسخه بسیار بزرگ از نمونه اولیه این دستگاه آب‌گیر توسعه داده شود.