Integratie van een super vochtabsorberende gel met lichtactieve materialen, onderzoekers in Singapore hebben een vochtvergister ontwikkeld om de omgevingslucht te drogen en tegelijkertijd energie op te wekken. De methode, gepresenteerd op 20 november in het tijdschrift Joule , is een groen alternatief voor airconditioners met een truc:water uit de lucht halen.

Zoals planten, kunstmatige fotosynthetische apparaten, ook bekend als foto-elektrochemische (PEC) systemen, voeden zich met licht en water om energie op te wekken. Dit fenomeen inspireerde de onderzoekers om lichtactieve materialen en superhygroscopische hydrogels te integreren. De hydrogels op basis van zink en kobalt kunnen meer dan vier keer hun gewicht aan water uit vochtige lucht halen. De vochtigheidsvergister kan de relatieve vochtigheid met 12 procent verlagen en een lage stroomsterkte genereren bij omgevingslicht.

"Veel mensen zeggen dat Singapore heet is, maar eigenlijk, het is helemaal niet zo warm. Mensen voelen het warmer door relatieve vochtigheid, omdat het invloed kan hebben op hoe we temperatuur waarnemen, " zegt senior auteur Swee Ching Tan van het Department of Materials Science and Engineering, Nationale Universiteit van Singapore. "Dat zette me aan het denken, wat als ik iets kan uitvinden dat water uit onze omgevingslucht haalt en, tegelijkertijd, verlaagt de relatieve luchtvochtigheid en levert water of energie?"

Het onderzoeksteam in Singapore bedacht een vochtvergister bestaande uit een vochtverslindende hydrogel, kathode, fotoanode, en een zonnecel. Net als batterijen, het wekt stroom op uit luchtvochtigheid in plaats van een elektrolyt. de fotoanoden, fungeren als een foto-elektrokatalysator, oxideer het geabsorbeerde water in aanwezigheid van licht om water te splitsen en energie te produceren. De hydrogel vult het systeem voortdurend aan met water dat uit de lucht wordt gehaald om het energieopwekkingsproces te ondersteunen. Het samenstel wekt elektriciteit op terwijl het de kamer ontvochtigt.

"De tweede generatie kobalthydrogel die we hebben ontwikkeld, neemt sneller vocht op dan alle commercieel beschikbare droogmiddelen op de markt. We hebben een experiment gedaan door de hydrogel in een doos te plaatsen, en de relatieve vochtigheid daalde tot ongeveer 30-35 procent lager dan de buitenomgeving, ' zegt Tan. 'We staken onze hand in de droogkist; het voelde als een koelkast. Het is zo koud in de doos omdat het zo droog is." Tan gelooft dat de vochtvergister een mogelijke vervanging is voor airconditioners in combinatie met een ventilator.

Hoewel een van de doelstellingen van het onderzoeksteam het opwekken van energie is, het apparaat geeft een fotostroom van ongeveer 0,4 mA/cm2, wat relatief laag is. Echter, in vergelijking met commerciële airconditioningunits, de vochtvergister kan het thermisch comfort verbeteren met aanzienlijk minder energie-input. Zelfs het apparaat opschalen naar commerciële standaarden, het zal gemakkelijker te installeren zijn, is draagbaar, en de bedrijfskosten zullen slechts een fractie zijn van een airconditioner.

"Het is een algemene overtuiging dat vochtigheid alleen equatoriale of tropische landen treft. Maar mensen uit Europa worden ook getroffen door een hoge luchtvochtigheid vanwege de daarmee samenhangende problemen met watercondensatie. Hoge luchtvochtigheid zorgt ervoor dat hun huizen beschimmelen." De vochtvergister heeft een ruime toepassing, verdubbelt als ontvochtiger en presteert beter dan commerciële droogmiddelen.

"De wereldbevolking neemt toe, en mensen geven over het algemeen veel geld uit aan airconditioners om voldoende thermisch comfort te behouden. De toenemende behoefte aan airconditioners om ons af te koelen leidt ook tot een hoger energieverbruik. Dit apparaat, in combinatie met een ventilator, kan helpen de relatieve vochtigheid te verlagen en daardoor het thermisch comfort te verbeteren en de afhankelijkheid van airconditioners te verminderen. Dit kan leiden tot potentiële energie- en geldvoordelen."