Stellen Sie sich vor, Sie können der Luft Wasser entziehen, ohne an ein Stromnetz angeschlossen zu sein. Klingt unglaublich, besonders wenn es dort funktioniert, wo die Luft sehr trocken ist, wie in Wüsten und Steppenregionen der Welt. Ein solches Gerät wurde in der Tat entwickelt und das Beste daran ist, dass es fast keine mechanischen Teile oder komplexe Elektronik verwendet und ausschließlich mit direkter Sonneneinstrahlung (nicht mit Solarzellen) betrieben wird.
Forscher am Massachusetts Institute of Technology verwendeten eine Struktur, die als organische Metallstruktur (MOF) bekannt ist, um Wasser direkt aus der Luft zu sammeln (bei einer Luftfeuchtigkeit von nur 20%). Dieser Feuchtigkeitsgehalt ist häufig in den trockensten Regionen der Welt zu finden. Der Prototyp war in der Lage, 2,8 Liter Wasser pro Tag bei einer Luftfeuchtigkeit von 20 bis 30% zu extrahieren.
MOF-Struktur: Die gelben Kugeln repräsentieren Hohlräume in der Struktur, die Wasser sammeln. Quelle: UC Berkeley / Berkeley Lab
MOFs sind Gitterstrukturen aus organischen Verbindungen und Metallpartikeln und sind seit ihrer Erfindung vor etwa 20 Jahren beliebt. Abhängig von der MOF-Struktur und den Ausgangsmaterialien können bestimmte Moleküle sehr zuverlässig in den Poren dieser Struktur abgelagert werden. Dies können Gase von Wasserstoff zu Methan sein. Ihre Speicherdichte pro Volumeneinheit ist höher als wenn die Gase in großen Hohltanks komprimiert würden. Seit ihrer Erfindung an der University of California in Berkeley wurden über 20.000 verschiedene MOF-Optionsscheine entwickelt. Das für diesen Wassersammler verwendete MOF besteht aus Zirkonium und Adipinsäure, die Wasserdampf binden.
Im ersten Bild sehen Sie den Aufbau des Wassersammlers. Im Inneren befinden sich ca. 1 kg MOF-Kristalle zwischen der oberen lichtabsorbierenden Schicht und der unteren Kondensatorplatte. Wenn Umgebungsluft durch das poröse MOF strömt, lagern sich Wassermoleküle an den Innenflächen an. Sonnenlicht, das durch ein durchscheinendes Fenster oben am Gerät eintritt, erwärmt das MOF und bewegt das gebundene Wasser durch das Wärmerohr und den Kühler unter dem Gerät zum Kondensator, der Umgebungstemperatur hat. Der Dampf kondensiert und das Wasser fließt in den Kollektor. Das Prinzip ist sowohl einfach als auch effektiv. Wenn diese Eigenschaften stabilisiert werden können, ist dies ein echter Durchbruch bei der intelligenten Nutzung von Solarenergie ohne Solarzellen.
Übersetzungsautor Sergey Smyshlyaev
