Как и растения, искусственные фотосинтетические устройства, также известные как фотоэлектрохимические (PEC) системы, питаются светом и водой для выработки энергии. Это явление вдохновило исследователей на объединение светоактивных материалов и супергигроскопичных гидрогелей. Гидрогели на основе цинка и кобальта могут собирать из влажного воздуха более чем в четыре раза больше воды.
Варочный котел может снизить относительную влажность на 12 процентов и генерировать слабый ток при окружающем освещении.
"Многие люди говорят, что в Сингапуре жарко, но на самом деле здесь совсем не так жарко.
Людям становится жарче из-за относительной влажности, так как это может повлиять на то, как мы воспринимаем температуру », – говорит старший автор Сви Чинг Тан из Департамента материаловедения и инженерии Национального университета Сингапура. "Это заставило меня задуматься, что, если я смогу изобрести что-то, что собирает воду из нашего окружающего воздуха и в то же время снижает относительную влажность и обеспечивает воду или энергию?"
Исследовательская группа в Сингапуре разработала варочный котел, состоящий из влаголюбивого гидрогеля, катода, фотоанода и солнечного элемента. Как и батареи, он вырабатывает энергию из атмосферной влажности, а не из электролита. Фотоаноды, действуя как фотоэлектрокатализатор, окисляют поглощенную воду в присутствии света, расщепляя воду и производя энергию.
Гидрогель постоянно пополняет систему водой, которая вытягивается из воздуха, чтобы поддерживать процесс выработки энергии. Сборка вырабатывает электричество при осушении помещения.
«Разработанный нами гидрогель кобальта второго поколения впитывает влагу быстрее, чем любые коммерчески доступные осушители на рынке.
Мы провели эксперимент, поместив гидрогель в коробку, и относительная влажность упала примерно на 30-35 процентов ниже, чем на улице », – говорит Тан. "Мы сунули руку в сушилку, она была похожа на холодильник. В коробке так холодно, потому что так сухо.«Тан считает, что варочный котел – возможная замена кондиционерам, если он соединен с вентилятором.
Хотя одной из целей исследовательской группы является выработка энергии, устройство генерирует фототок около 0.4 мА / см2, что относительно мало.
Однако по сравнению с коммерческими установками кондиционирования воздуха варочный котел может улучшить тепловой комфорт при значительно меньших энергозатратах. Даже если масштабировать устройство в соответствии с коммерческими стандартами, его будет легче установить, он будет портативным, а эксплуатационные расходы будут составлять лишь малую часть стоимости кондиционера.
"Принято считать, что влажность влияет только на экваториальные или тропические страны.
Но люди из Европы также страдают от высокого уровня влажности из-за связанных с этим проблем с конденсацией воды. Из-за высокого уровня влажности их дома покрываются плесенью."Варочный котел имеет широкое применение в качестве осушителя воздуха и превосходит коммерческие осушители.
«Население мира увеличивается, и люди обычно тратят много денег на кондиционеры, чтобы поддерживать необходимый тепловой комфорт. Возрастающая потребность в кондиционерах для охлаждения также приводит к увеличению потребления энергии.
Это устройство в сочетании с вентилятором может помочь снизить относительную влажность и, таким образом, улучшить тепловой комфорт и снизить потребность в кондиционерах. Это может привести к потенциальным энергетическим и денежным выгодам."