新型冷却系统利用重力而非电力

充足的阳光和对太阳能电池技术的大量投资使沙特阿拉伯在转型成为可再生能源主要出口国方面处于有利地位。事实上，太阳能目前占该国绿色能源容量的80% 以上。然而，这些电池却带来了一个扭曲的讽刺，因为它们的运行存在过热风险。因此，冷却系统是必要的，但许多冷却系统都依赖于电力。

由 KAUST 教授 Qiaoqiang Gan 领导的国际研究团队设计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，并且依靠的是廉价、易得的材料。

除了保持太阳能电池和其他半导体技术的冷却之外，水还可以用于灌溉、洗涤、冷却放置太阳能电池的建筑物和其他应用。

科学家估计，大气中的水量是所有河流中淡水总量的六倍。“这些水可以通过大气水收集技术收集起来，”甘说。

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，它们需要电力来收集实际数量的水。这种需求可能会阻碍沙特阿拉伯农村地区采用太阳能电池，因为这些地区的电力基础设施成本高昂。

效率低的一个原因是水附着在收集装置的表面。Gan 团队的 Dan Daniel 教授和博士后 Shakeel Ahmad 发现，通过添加一种由商用聚合物和硅油混合而成的润滑剂涂层，他们可以仅依靠重力收集更多的水。

“大气水收集系统面临的一个常见挑战是，水滴往往会固定在设备表面，因此需要主动收集冷凝水。我们的涂层有效地消除了固定现象，实现了真正由水驱动的被动水收集，”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。”

该解决方案基于甘之前发明的技术，他将其描述为“垂直双面架构”。该系统最初的设计目的是将热量反射回天空，以保持太阳能电池凉爽，但不会捕获产生的水。

这种新装置在一年的时间里在距离吉达以北约 100 公里的图沃镇的自然条件下进行了六次测试，与其他大气集水技术相比，其集水率几乎提高了一倍。

KAUST 副教授 Gyorgy Szekely 与 Gan 和 Daniel 一起参与了这项研究，研究成果发表在《先进材料》杂志上。

除了集水效率之外，丹尼尔对采用该系统带来的经济效益也同样感到兴奋。

“该系统不消耗任何电力，从而节省能源。此外，它不依赖压缩机或风扇等任何机械部件，减少了传统系统的维护工作，从而进一步节省了能源，”他说。