沙特阿拉伯的研究人员发明了一种新设备，可以收集大气中的水，在不使用电力的情况下冷却太阳能电池。 这项可持续技术还有望降低运营成本，并将干旱地区的集水率提高一倍。
这种被动式冷却装置可将热能反射回天空，同时仅利用重力而不使用电力收集水。 图片来源：© 2024 KAUST
沙特阿拉伯在太阳能电池技术方面的大量投资，加上充足的阳光，使其成为可再生能源的主要出口国。 目前，太阳能占沙特阿拉伯王国可再生能源输出的80%以上。 然而，有一个固有的悖论：这些太阳能电池由于工作强度大，有过热的危险。 为了解决这个问题，冷却系统是必不可少的，尽管其中许多系统仍然依赖电力。
由昆士兰科技大学教授甘巧强领导的一个国际研究小组设计出了一种潜在的解决方案。 他们的设备不需要电力，因为它只利用重力从空气中提取水，并依赖于廉价的现成材料。 除了保持太阳能电池和其他半导体技术的冷却外，这些水还可以重新用于灌溉、洗涤、冷却放置太阳能电池的建筑物以及其他用途。
科学家估计，大气中的水量是河流中淡水总量的六倍。甘说："这些水可以通过大气集水技术收集起来。 虽然这些技术效果不错，但在沙特阿拉伯这样的干旱环境中，它们需要电力才能收集到实际数量的水。 这种需求有可能阻碍太阳能电池在沙特农村地区的应用，因为那里的电力基础设施成本高昂。"
效率低的原因之一是水附着在收集装置的表面。 Dan Daniel教授和Gan研究小组的博士后Shakeel Ahmad发现，通过添加一种商用聚合物和硅油混合的润滑涂层，他们可以仅依靠重力收集更多的水。
"大气集水系统面临的一个共同挑战是，水滴往往会钉在[设备]表面，因此必须主动收集冷凝水。 我们的涂层有效地消除了针状现象，实现了真正由水驱动的被动集水，"艾哈迈德说。"由于该系统完全依靠被动辐射冷却运行，因此不消耗任何电力。"
该解决方案基于甘巧强以前的技术，他称之为"垂直双面结构"。 该系统最初的设计目的是将热量反射回天空，以保持太阳能电池的冷却，但并不是为了收集所产生的水。
新设备在吉达以北约 100 公里的图瓦勒镇的自然条件下进行了为期一年的六次测试，与其他大气集水技术相比，集水率几乎提高了一倍。
除了集水效率，Daniel对采用这种技术的经济效益同样感到兴奋。
"该系统不消耗任何电力，从而节省了能源。 此外，它不依赖压缩机或风扇等任何机械部件，比传统系统减少了维护工作，从而进一步节约了成本，"他说。
编译自/SciTechDaily