Integrera en super fuktabsorberande gel med ljusaktiva material, forskare i Singapore har utvecklat en fuktighetskokare för att torka den omgivande luften samtidigt som den genererar energi. Metoden, presenteras 20 november i tidskriften Joule , är ett grönt alternativ till luftkonditioneringsapparater med ett trick – att dra vatten ur tomma luften.

Som växter, konstgjorda fotosyntetiska enheter, även känd som fotoelektrokemiska (PEC) system, mata på ljus och vatten för att generera energi. Detta fenomen inspirerade forskarna att integrera ljusaktiva material och superhygroskopiska hydrogeler. Hydrogelerna baserade på zink och kobolt kan skörda mer än fyra gånger sin vikt av vatten från fuktig luft. Fuktighetskokaren kan minska den relativa luftfuktigheten med 12 procent och generera en låg ström under omgivande ljus.

"Många människor säger att Singapore är hett, men faktiskt, det är inte alls så varmt. Människor känner sig varmare på grund av relativ fuktighet, eftersom det kan påverka hur vi uppfattar temperaturen, " säger seniorförfattaren Swee Ching Tan vid institutionen för materialvetenskap och teknik, National University of Singapore. "Det fick mig att tänka, tänk om jag kan uppfinna något som skördar vatten från vår omgivande luft och, på samma gång, minskar den relativa luftfuktigheten och ger vatten eller energi?"

Forskargruppen i Singapore kom fram till en fuktighetskokare bestående av en fukthungrig hydrogel, katod, fotoanod, och en solcell. Precis som batterier, den genererar kraft från luftfuktighet istället för en elektrolyt. Fotoanoderna, fungerar som en fotoelektrokatalysator, oxidera det absorberade vattnet i närvaro av ljus för att dela vatten och producera energi. Hydrogelen fyller hela tiden på systemet med vatten som dras ut ur luften för att upprätthålla energigenereringsprocessen. Monteringen genererar elektricitet samtidigt som den avfuktar rummet.

"Den andra generationens kobolthydrogel som vi utvecklat absorberar fukt snabbare än några kommersiellt tillgängliga torkmedel på marknaden. Vi har gjort ett experiment genom att placera hydrogelen i en låda, och den relativa luftfuktigheten sjönk till cirka 30-35 procent lägre än den yttre omgivningen, säger Tan. Vi stoppade in handen i torrlådan; det kändes som ett kylskåp. Det är så kallt inuti lådan eftersom det är så torrt." Tan tror att fuktighetskokaren är en möjlig ersättning för luftkonditioneringsapparater när den är ihopkopplad med en fläkt.

Även om ett av målen för forskargruppen är att generera energi, enheten avger en fotoström på cirka 0,4 mA/cm2, vilket är relativt lågt. Dock, jämfört med kommersiella luftkonditioneringsenheter, fuktkammaren kan förbättra den termiska komforten med betydligt mindre energitillförsel. Till och med skala upp enheten till kommersiella standarder, det blir lättare att installera, är bärbar, och driftskostnaden kommer bara att vara en bråkdel av en luftkonditionering.

"Det är en vanlig uppfattning att luftfuktighet endast påverkar ekvatoriska eller tropiska länder. Men människor från Europa påverkas också lika mycket av höga luftfuktighetsnivåer på grund av associerade problem med vattenkondensering. Hög luftfuktighet gör att deras hem blir mögliga." Fuktkokaren har en riklig användning som dubblerar som avfuktare och överträffar kommersiella torkmedel.

"Världens befolkning ökar, och folk spenderar i allmänhet mycket pengar på luftkonditioneringsapparater för att upprätthålla adekvat termisk komfort. Det ökande behovet av luftkonditionering för att kyla ner oss resulterar också i ökad energiförbrukning. Denna apparat, i kombination med en fläkt, kan hjälpa till att minska den relativa luftfuktigheten och därigenom förbättra den termiska komforten och minska beroendet av luftkonditioneringsapparater. Detta kan leda till potentiella energi- och monetära fördelar."