น้ำเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับมนุษย์ หากเราขาดน้ำย่อมไม่อาจมีชีวิตอยู่ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับผู้คนที่อาศัยอยู่ในทะเลทราย ซึ่งถ้าหากเรามีวิธีที่สามารถผลิตน้ำขึ้นจากอากาศได้เหมือนในการ์ตูนคงดีไม่ใช่น้อย

เพื่อการนี้เครื่องผลิตน้ำพลังงานแสงอาทิตย์จึงถูกออกแบบขึ้นโดยสถาบัน MIT โดยมีจุดเด่นอยู่ที่วัสดุชนิดพิเศษที่เรียกว่า MOF (a metal-organic framework) ซึ่งถูกออกแบบโดย University of California, Berkeleyโดยวัสดุดังกล่าวจะประกอบไปด้วยโลหะที่ประกอบเข้ากับสารอินทรีย์ (สารที่มีองค์ประกอบของคาร์บอน) โดยโครงสร้างของมันมีสามารถกับเก็บแก๊สและโมเลกุลของของเหลวเอาไว้ได้ ซึ่งจากการทดลองของทีมนักวิจัยจาก UC Berkeley พบว่าหากเราใช้ MOF ที่มีองค์ประกอบของโลหะอย่างเซอร์โคเนียมมารวมกับสารไฮโดรคาร์บอนอย่างกรด Adipicจะช่วยให้ไอน้ำก่อพันธะได้ดียิ่งขึ้น ซึ่งเหมาะสมที่จะใช้ในสภาพแวดล้อมที่ความชื้นในอากาศต่ำได้

สำหรับเครื่องผลิตน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ ทีมนักวิจัยจาก MIT ได้ทำการออกแบบขึ้นมา โดยนำผลึก MOF ที่มีลักษณะคล้ายทรายใส่ลงไประหว่างแผ่นดูดซับแสงอาทิตย์และแผ่นเพลตที่ใช้สำหรับสะสมน้ำ โดยหลักการทำงานของเครื่องจะเริ่มจากการที่อากาศจะไหลผ่านผลึก MOF ทำให้ความชื้นในอากาศถูกกักไว้ จากนั้นเมื่อแสงอาทิตย์ส่องลงมากระทบกับแผ่นดูดซับแสงจะส่งผลให้โมเลกุลของไอน้ำใน MOF เกิดการควบแน่นขึ้นมาและหยดลงไปบนแผ่นเพลตที่ใช้สะสมน้ำ โดยเครื่องผลิตน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ตัวต้นแบบ สามารถใช้งานได้ในสภาวะแวดล้อมที่มีความชื้นในอากาศประมาณ 20-30% ซึ่งสามารถผลิตน้ำได้ถึง 2.8 ลิตรในเวลา 12 ชั่วโมง โดยใช้ MOF 1 กิโลกรัมในกระบวนการดังกล่าว ซึ่งจากการทดสอบตัวต้นแบบในครั้งนี้ ทำให้นักวิจัยจาก MIT ค่อนข้างมั่นใจว่าเครื่องมือนี้พร้อมใช้งานในสภาพแวดล้อมจริง

1-devicepullsw

การทดลองในครั้งนี้ได้บุกเบิกแนวทางใหม่ๆในการผลิตน้ำจากอากาศซึ่งไม่ต้องอาศัยความชื้นในอากาศที่สูงนัก นั่นหมายความว่ามันสามารถใช้ได้ในทะเลทราย แต่อย่างไรก็ตามสำหรับตอนนี้เครื่องผลิตน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ตัวต้นแบบสามารถทำงานได้ที่ความชื้นในอากาศประมาณ 20-30% เท่านั้น โดยหากเราต้องการเพิ่มขีดความสามารถของมันก็ต้องทำการหาส่วนผสมที่เหมาะสมสำหรับ MOF ให้ได้ ซึ่งเราสามารถปรับแต่งคุณสมบัติของเจ้าวัสดุนี้ได้อีกมากมาย นอกจากนั้นแล้วหนึ่งในแนวคิดที่ช่วยให้เราสามารถผลิตน้ำได้ตลอดเวลาคือการออกแบบระบบให้ทำการดูดซับความชื้นในอากาศตลอดทั้งคืน และแปลงความชื้นเหล่านั้นเป็นน้ำในเวลากลางวัน ซึ่งนั่นเป็นโจทย์ที่นักวิจัยจาก MIT และ UC Berkeley ต้องตีให้แตก

ที่มา https://phys.org/news/2017-04-device-air-powered-sun.html

เรียบเรียงโดย @MrVop