Bỏ qua Lệnh Ruy-băng Bỏ qua nội dung chính
Tìm kiếm
Tìm kiếm
Hình ảnh liên kết
Liên kết webiste trong tỉnh
Liên kết webiste các tỉnh
Lượt truy cập

 

 Nội dung

 
Thiết bị hút nước từ không khí khô, dùng năng lượng chỉ từ mặt trời   17-04-2017
Khung kim loại hữu cơ hút nước từ không khí có độ ẩm chưa tới 20 phần trăm

Device pulls water from dry air.jpg 

Đây là máy khai thác nước được xây dựng tại MIT bằng khung kim loại hữu cơ. Chỉ sử dụng ánh sáng mặt trời, chiếc máy này có thể hút nhiều lít nước từ không khí có độ ẩm thấp trong khoảng thời gian 12 tiếng. Ảnh: Phòng thí nghiệm của Evelyn Wang, MIT

Hãy tưởng tượng một tương lai mà mọi nhà đều có một thiết bị, có khả năng hút tất cả nước mà mình cần từ không khí, thậm chí trong điều kiện khí hậu khô hạn hoặc sa mạc, chỉ sử dụng năng lượng từ mặt trời.

Tương lai này sớm có thể trở thành hiện thực, khi trong tuần qua các nhà nghiên cứu mới trình làng một máy thu hoạch nước, chỉ sử dụng ánh sáng mặt trời xung quanh, để hút nhiều lít nước từ không khí mỗi ngày trong điều kiện có độ ẩm chỉ 20 phần trăm, mức phổ biến ở các khu vực khô cằn.

Máy thu hoạch vận hành bằng năng lượng mặt trời này được xây dựng tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) sử dụng vật liệu đặc biệt - một khung kim loại hữu cơ, hay MOF – được sản xuất tại Đại học California, Berkeley.

Omar Yaghi, một trong hai tác giả cấp cao của bài nghiên cứu, cho biết: "Đây là một bước đột phá lớn trong thách thức thu hoạch nước từ không khí có độ ẩm thấp. Hiện tại, không có cách nào khác để làm điều này, ngoại trừ phải sử dụng thêm năng lượng. Máy hút ẩm ở nhà 'tạo ra' nước rất đắt đỏ.”

Máy nguyên mẫu, trong điều kiện độ ẩm 20-30%, có thể hút 2,8 lít nước từ không khí trong 12 giờ, sử dụng một kg MOF. Các kiểm tra trên sân thượng tại MIT đã xác nhận rằng thiết bị này hoạt động trong điều kiện thực tế.

Yaghi, giám đốc sáng lập Viện Khoa học Toàn cầu Berkeley, nhận xét: "Tầm nhìn trong tương lai là bạn có một thiết bị gia dụng chạy bằng năng lượng mặt trời xung quanh, để cung cấp nước cho nhu cầu của một hộ gia đình.”

Yaghi đã phát minh ra các khung kim loại hữu cơ cách đây hơn 20 năm, kết hợp các kim loại như magiê hoặc nhôm với các phân tử hữu cơ để tạo ra các cấu trúc chắc chắn và có lỗ rỗng, lý tưởng để chứa khí và chất lỏng. Kể từ đó, đã có hơn 20.000 khung kim loại khác nhau đã được các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới tạo ra. Một số chứa các hóa chất như hydro hoặc khí mê-tan: công ty hóa chất BASF đang thử nghiệm một trong các khung của Yaghi trong các xe tải sử dụng nhiên liệu tự nhiên, vì các thùng được tích hợp MOF có thể chứa gấp ba lần lượng khí mê-tan mà có thể bơm áp lực vào một thùng rỗng.

Các khung MOF khác có thể thu được CO2 từ khí thải, làm chất xúc tác cho phản ứng của các hóa chất hấp thụ hoặc phân tách các hóa chất dầu khí trong các nhà máy xử lý.

Vào năm 2014, Yaghi cùng nhóm nghiên cứu của mình tại UC Berkeley đã tổng hợp một khung MOF - kết hợp giữa kim loại zirconium và axit adipic - liên kết hơi nước và ông đề xuất với Evelyn Wang, một kỹ sư cơ khí tại MIT, rằng hãy liên kết các nguồn lực với nhau để biến khung MOF này thành một hệ thống thu hoạch nước.

Hệ thống mà Wang cùng các sinh viên của cô thiết kế gồm khoảng 1kg tinh thể MOF có kích thước hạt bụi, được nén giữa một tấm hấp thụ ánh sáng mặt trời và một tấm ngưng tụ, đặt bên trong một buồng tiếp xúc với không khí. Khi không khí xung quanh khuếch tán qua MOF nhiều lỗ rỗng, các phân tử nước gắn liền với bề mặt bên trong. Các nghiên cứu nhiễu xạ tia X cho thấy rằng các phân tử hơi nước thường tụ tập thành các nhóm 8 phân tử để hình thành ra các khối.

Ánh sáng mặt trời xuyên qua cửa sổ làm nóng MOF và đẩy nước bị tràn tới tấm ngưng tụ, ở nhiệt độ không khí bên ngoài. Hơi ngưng tụ dưới dạng nước lỏng và nhỏ giọt vào bộ phận thu hoạch.

Wang cho biết: "Công trình này mang lại một cách mới để thu hoạch nước từ không khí mà không đòi hỏi điều kiện độ ẩm cao và tiết kiệm năng lượng hơn nhiều so với các công nghệ hiện có khác.

Yaghi cho biết, máy thu hoạch nước này còn rất nhiều chỗ phải cải tiến. Khung MOF hiện tại chỉ hấp thu được lượng nước bằng 20% trọng lượng của nó, nhưng các vật liệu MOF khác có thể hấp thụ 40% hoặc hơn. Cũng có thể tinh chỉnh chất liệu để đạt hiệu quả cao hơn ở mức độ độ ẩm cao hơn hoặc thấp hơn.

Yaghi và nhóm của ông đang tiếp tục tìm hiểu để cải thiện MOF của họ, đồng thời Wang cũng tiếp tục cải tiến hệ thống thu hoạch để sản xuất thêm nước.

"Để luôn có nước chảy, bạn có thể thiết kế một hệ thống hấp thụ độ ẩm trong suốt đêm và sử dụng nó trong suốt ngày", ông cho biết. "Hoặc thiết kế bộ thu năng lượng mặt trời sao cho tốc độ này nhanh hơn nhiều, khi có thêm không khí vào. Chúng tôi muốn chứng minh rằng nếu bạn bị cô lập ở một nơi nào đó trên sa mạc, thì bạn có thể sống sót nhờ thiết bị này. Một người cần khoảng 1 lon nước 1 ngày, và đây là lượng nước mà người ta có thể thu thập trong vòng chưa đầy một tiếng đồng hồ với hệ thống này."

Thanh Vân (ScienceDaily)

In nội dung
Các tin đã đăng ngày
Chọn một ngày từ lịch.
 
 

 THÔNG BÁO

 
 

 Thủ tục hành chính

 
 

 Hình ảnh hoạt động

 
  • Vận động viên tham gia giải cầ...
  • Đại diện Ban tổ chức trao giải...
  • Ông Nguyễn Phú Tình, Giám đốc ...
  • Thanh tra Sở KH&CN đạt giả...
  • Phó giám đốc Sở KH&CN Huỳn...
  • Hình ảnh tặng quà cho hộ nghèo...
  • Thanh tra Sở KH&CN tham gi...
VIDEO CLIP
  • Ứng dụng công nghệ đèn LED trong sản xuất đạt hiệu quả cao
  • Đoàn xúc tiến đầu tư tại Đài Loan làm việc với Công ty Công nghệ sinh học Vạn Bảo Lộc
  • Đồng Nai là tỉnh đầu tiên được đo hàm lượng vàng
  • Công bố chỉ dẫn địa lý cho chôm chôm Long Khánh
  • Hội thảo nhân rộng mô hình ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất nông nghiệp
  • Hội nghị cán bộ công chức và triển khai nhiệm vụ khoa học và công nghệ năm 2015
  • Vũ điệu đen tối "đồng hồ xăng" phần 2
  • Vũ điệu đen tối "đồng hồ xăng" phần 1
  • Nhiều trạm xăng dầu sử dụng công nghệ cao gắn chíp qua mắt người tiêu dùng và các cơ quan chức năng
  • Ký kết thỏa thuận hợp tác với trường Đại học Okayama (Nhật Bản)