Ny kondensator skaber vand døgnet rundt uden nogen energitilførsel

Forskere fra det tekniske universitet ETH Zürich har for første gang udviklet en teknologi, der gør det muligt at høste vand døgnet rundt uden nogen form for energitilførsel. Det skriver universitetet i en pressemeddelelse.

I store dele af verden er der begrænset adgang til rent ferskvand, hvilket samtidig gør det til en dyr vare mange steder. Nær kyster er det muligt at afsalte havvand, hvilket dog er en energitung og dermed dyr opgave. Så snart man kommer væk fra kysterne, er den eneste praktiske løsning at kondensere fugt i luften enten ved energikrævende teknikker eller ved brug af passive teknologier, der udnytter temperaturudsvingene mellem dag og nat.

De nuværende passive teknologier til at opsamle fugt og dug fungerer dog kun om natten, fordi solen opvarmer en belægning om dagen, hvorved kondensering ikke kan finde sted i dagtimerne.

Læs også: Greentech: Disse grønne teknologier skal løse klimaproblemerne

Selvkølende enhed kondenserer dug til vand

Netop det problem har forskerne fra det schweiziske universitet dog udviklet en løsning på. Det fremgår af en artikel udgivet i tidsskriftet Science Advances. Den nye teknologi er i stand til at fortætte vand hele døgnet rundt – og det er helt uden tilførsel af nogen form for energi.

(A) Arbejdsprincip med adskilt stråle- og kondensationsside. Strålingsafskærmningen, der er optimeret ved at tage hensyn til det omgivende strålingsmiljø, gør det muligt at forbedre systemets potentiale til at høste dug væsentligt, og den kan anvendes på enhver selektiv kilde. (B) Struktur af selektiv kilde. Den består af PDMS og sølv, der er belagt på et gennemsigtigt glassubstrat (krom anvendes til oxidationsbeskyttelse og vedhæftning). (C) Målt spektral absorptivitet/emissionsevne for den selektive kilde. Den gennemsnitlige emissivitet i det atmosfæriske gennemsigtighedsvindue er meget høj (ε¯ 8−13 ≈ 0,93 ), mens den gennemsnitlige absorptivitet i solspektrumsområdet er meget lav (α¯0,25-2,5 ≈ 0,04 ).

Løsningen består af et specialudviklet glaspanel, som er i stand til både at reflektere solens stråler og selv reflekterer sin egen varme væk gennem atmosfæren. Det skyldes, at glaspanelet er belagt med lag af polymeren PDMS, sølv og krom. Det får panelet til at udsende infrarød stråling uden at blive absorberet i atmosfæren eller reflekteret tilbage i kondensatoren.

Glaspanelet er placeret nederst i et stort kegleformet strålingsskjold, som afleder varmestråling fra atmosfæren og skærmer panelet mod solstråling, samtidig med at det lader løsningen udstråle varmen og på den måde køle sig selv helt passivt.

Mekanismen er på den måde i stand til at holde sig 15 grader køligere end den omgivende temperatur. Luften, som kondenseres til vand, samler sig på undersiden af glaspanelet, som er belagt med en vandafvisende belægning. Derfra drypper vandet ned i en beholder.

Læs også: Ny teknologi kan lagre og omdanne solenergi til elektricitet 18 år senere

Tæt på den teoretisk mulige effektivitet

Den nye kondensator har indtil videre vist særdeles lovende resultater i forsøg på toppen af en af ETH Zürichs bygninger. Prototypen har et glaspanel med en diameter på 10 centimeter, som leverede 4,6 milliliter vand om dagen under virkelige forhold. Under optimale betingelser har forskerne vist, at det er muligt at producere 0,53 deciliter vand per kvadratmeter glaspanel per time. Jo større glaspanelet er, jo mere vand producerer enheden.

“Det er tæt på den teoretiske maksimumsværdi på 0,6 deciliter i timen, som det er fysisk umuligt at overskride,” siger Iwan Hächler, der er ph.d.-studerende ved ETH Zürich.

Den nyudviklede kondensator producerer ifølge forskerne samtidig dobbelt så meget vand per areal per dag sammenlignet med de hidtil bedste passive teknologier, som også bruger belægninger på glasplader.

Med den nye kondensator er forskerne nået et stort skridt videre en løsning, som kan sikre udviklings- og vækstlande bedre adgang til rent drikkevand. Forskerne håber nu, at andre forskere vil udvikle videre på teknologien eller endda kombinere den med andre metoder såsom afsaltning af vand for at øge udbyttet.

Læs også: Nyheder om klima og grøn teknologi