Chia sẻ bài báo qua Email TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHAI THÁC NƯỚC TỪ KHÔNG KHÍ ẨM SỬ DỤNG BỘ LÀM MÁT NHIỆT ĐIỆN – TIỀM NĂNG VÀ THÁCH THỨC
Thông tin bài báo
Ngày nhận bài: 29/07/25 Ngày hoàn thiện: 17/10/25 Ngày đăng: 20/10/25Các tác giả
1. Nguyễn Thị Hoa
, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên2. Nguyễn Thị Thu Phương, Trường Đại học Hùng Vương
3. Ngô Như Khoa, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên
4. Lương Việt Dũng, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên
Tóm tắt
Nghiên cứu này trình bày tổng quan về thực trạng và tiềm năng phát triển công nghệ khai thác nước từ không khí bằng bộ làm mát nhiệt điện. So với các phương pháp truyền thống, hệ thốngcó nhiều ưu điểm nổi bật như kích thước nhỏ gọn, vận hành êm ái, lắp đặt linh hoạt và thân thiện với môi trường. Những ưu điểm này giúp cho bộ làm mát nhiệt điện phù hợp với các hệ thống sản xuất nướcvừa di động vừa nhỏ gọn. Tuy nhiên, điểm hạn chế cố hữu là hiệu suất của mô-đun nhiệt điện tương đối thấp. Nghiên cứu này tiến hành phân tích một số mô hình thử nghiệm nhằm xem xét thiết kế và đánh giá ảnh hưởng của một số thông số chính đến hiệu suất thu hồi nước của hệ thống, qua đó, chỉ ra những vấn đề kỹ thuật cần giải quyết để hệ thống này hoạt động hiệu quả. Kết quả cho thấy, với các cải tiến phù hợp về thiết kế tản nhiệt và quản lý năng lượng, hệ thống có thể đạt được hiệu suất cao hơn. Bài báo cung cấp cơ sở khoa học cho việc cải tiến các hệ thống thu hồi nước có sử dụng bộ làm mát nhiệt điện, giúp chúng ứng dụng rộng rãi trong tương lai, góp phần cung cấp nước uống ở các khu vực khan hiếm nước.
Từ khóa
Toàn văn:
PDFTài liệu tham khảo
[1] Z. Ahrestani, S. Sadeghzadeh, and H. B. M. Emrooz, “An overview of atmospheric water harvesting methods, the inevitable path of the future in water supply,” RSC Adv., vol. 13, 2023, Art. no. 10273, doi: 10.1039/d2ra07733g.
[2] R. Peeters, H. Vanderschaeghe, J. Ronge, and J. A. Martens, “Fresh water production from atmospheric air: Technology and innovation outlook,” iScience, vol. 24, November 19, 2021, Art. no. 103266, doi: 10.1016/j.isci.2021.103266.
[3] B. Wanga, X. Zhoua, Z. Guob, and W. Liuc, “Recent advances in atmosphere water harvesting: Design principle, materials, devices, and applications,” Nano Today, vol. 40, 2021, Art. no. 101283, doi: 10.1016/j.nantod.2021.101283.
[4] N. Beithou, M. B. Khalid, S. As’ad, S. Alsaqoor, G. Borowski, N. Alshabatat, and A. Andruszkiewicz, “Atmospheric Water Harvesting Technology: Review and Future Prospects,” Journal of Ecological Engineering, vol. 25, no. 3, pp. 291–302, 2024, doi: 10.12911/22998993/182814.
[5] A. M. K. El-Ghonemy, “Fresh water production from/by atmospheric air for arid regions, using solar energy: Review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 16, pp. 6384–6422, 2012, doi: 10.1016/j.rser.2012.06.029.
[6] H.-J. Li, L. Cheng, P. Sun, F.-F. Li, and J. Qiu, “Potential Analysis of Atmospheric Water Harvesting Technologies from the Perspective of “Trading-in Energy for Water,” Water, vol. 15, 2023, Art. no. 878, doi: 10.3390/w15050878.
[7] T. H. Kwan, S. Yuan, Y. Shen, and G. Pei, “Comparative meta-analysis of desalination and atmospheric water harvesting technologies based on the minimum energy of separation,” Energy Reports, vol. 8, pp. 10072-10087, 2022, doi: 10.1016/j.egyr.2022.07.175.
[8] F. Bagheri, “Performance investigation of atmospheric water harvesting systems,” Water resources and industry, vol. 20, pp. 23-28, 2018, doi: 10.1016/j.wri.2018.08.001.
[9] S. Zolfagharkhani, M. Zamen, and M. M. Shahmardan, “Thermodynamic analysis and evaluation of a gas compression refrigeration cycle for fresh water production from atmospheric air,” Energy Convers. Manage., vol. 170, pp. 97–107, 2018, doi: 10.1016/j.enconman.2018.05.016
[10] A. Magrini, L. Cattani, M. Cartesegna, and L. Magnani, “Integrated systems for air conditioning and production of drinking water–Preliminary considerations,” Energy Procedia, vol. 75, pp. 1659–1665, 2015, doi: 10.1016/j.egypro.2015.07.406
[11] Z. Chen et al., “Recent progress on sorption/desorptionbased atmospheric water harvesting powered by solar energy,” Sol. Energy Mater. Sol. Cells, vol. 230, 2021, Art. no. 111233, doi: 10.1016/j.solmat.2021.111233
[12] R. Li, Y. Shi, M. Alsaedi, M. Wu, L. Shi, and P. Wang, “A Hybrid hydrogel with high water vapor harvesting capacity for deployable solar-driven atmospheric water generator,” Environ. Sci. Technol., vol. 52, no. 19, pp. 11367–11377, 2018, doi: 10.1021/acs.est.8b02852
[13] J. Xu et al., “Efficient solar-driven water harvesting from arid air with metal–organic frameworks modified by hygroscopic salt,” Angew. Chem., Int. Ed., vol. 59, no. 13, pp. 5202–5210, 2020, doi: 10.1002/anie.201915170.
[14] W. Xu and O. M. Yaghi, “Metal–organic frameworks for water harvesting from air, anywhere, anytime,” ACS Cent. Sci., vol. 6, no. 8, pp. 1348–1354, 2020, doi: 10.1021/acscentsci.0c00678
[15] V. Joshi, V. Joshi, H. Kothari, M. Mahajan, M. Chaudhari, and K. Sant, “Experimental investigations on a portable fresh water generator using a thermoelectric cooler,” Energy Procedia, vol. 109, pp. 161–166, 2017, doi: 10.1016/j.egypro.2017.03.085.
[16] M. Jradi, N. Ghaddar, and K. Ghali, “Experimental and theoretical study of an integrated thermoelectric– photovoltaic system for air dehumidification and fresh water production,” Int. J. Energy Res., vol. 36, no. 9, pp. 963–974, 2012, doi: 10.1002/er.1848.
[17] J. K. Domen, W. T. Stringfellow, M. K. Camarillo, and S. Gulati, “Fog water as an alternative and sustainable water resource,” Clean Technologies and Environmental Policy, vol. 16, no. 2, pp. 235-249, 2014, doi: 10.1007/s10098-013-0645-z.
[18] G. Morichi, L. B. Calixto, and A. Zanelli, “Novel applications for fog water harvesting,” J. Geosci. Environ. Prot., vol. 6, no. 3, pp. 26–36, 2018, doi: 10.4236/gep.2018.63004
[19] K. Oktor, M. G. R. Dhuol, and M. E. Kalkan, “Fog Harvesting: An Effective Solution to The Water Scarcity Problem,” Sakarya University Journal of Science, vol. 28, no. 4, pp. 866-878, 2024, doi: 10.16984/saufenbilder.1480488.
[20] L. T. Nguyen et al., “Three-dimensional multilayer vertical filament meshes for enhancing efficiency in fog water harvesting,” ACS Omega, vol. 6, no. 5, pp. 3910–3920, 2021, doi: 10.1021/acsomega.0c05776.
[21] D. Milani, A. Abbas, A. Vassallo, M. Chiesa, and D. Al, “Evaluation of using thermoelectric coolers in a dehumidification system to generate freshwater from ambient air,” Chem. Eng. Sci., vol. 66, pp. 2491–2501, 2011, doi: 10.1016/j.ces.2011.02.018.
[22] A. H. Shourideh, W. B. Ajram, J. A. Lami, S. Haggag, and A. Mansouri, “A comprehensive study of an atmospheric water generator using Peltier effect,” Therm. Sci. Eng. Prog., vol. 6, pp. 14–26, 2018, doi: 10.1016/j.tsep.2018.02.015
[23] C. Koc, A. B. Koc, F. C. Gok, and H. Duran, “Sustainable Water Harvesting from the Atmosphere Using Solar-Powered Thermoelectric Modules,” Pol. J. Environ. Stud., vol. 29, no. 2, pp. 1197-1204, 2020, doi: 10.15244/pjoes/105419
[24] C. J. L. Hermes and J. R. B. Jr, “Thermodynamic comparison of Peltier, Stirling, and vapor compression portable coolers,” Appl. Energy., vol. 91, pp. 51–58, 2012, doi: 10.1016/j.apenergy.2011.08.043.
[25] F. Bagheri, “Performance investigation of atmospheric water harvesting systems,” Water Resour. Ind., vol. 20, pp. 23–28, 2018, doi: 10.1016/j.wri.2018.08.001.
[26] K. K. I. Al-Chlaihawi, A. Al-Saadi, and N. A. Jabbar, “An Experimental and Theoretical Study of Forced Convection from a Peltier Thermo-electric Cooling,” IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, vol. 870, 2020, Art. no. 012166, IOP Publishing, doi: 10.1088/1757-899X/870/1/012166.
[27] I. Casallas, M.Pérez, A. Fajardo, and C.-I. Paez-Rueda, “Experimental Parameter Tuning of a Portable Water Generator System Based on a Thermoelectric Cooler,” Electronics, vol. 10, 2021, Art. no. 141, doi: 10.3390/electronics10020141.
[28] M. H. Esfe, S. Esfandeh, and D. Toghraie, “Numerical simulation of water production from humid air for Khuzestan province: Investigation of the Peltier effect (thermoelectric cooling system) on water production rate,” Case Studies in Thermal Engineering, vol. 28, 2021, Art. no. 101473, doi: 10.1016/j. csite.2021.101473.
[29] J. A. Lami, A. H. Shourideh, W. B. Ajram, S. Haggag, and A. Mansouri, “Determination of Temperature Distributions of Fully Wet Rectangular, Triangular, and Parabolic Straight Fins,” Columbia International Publishing American Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 3, no. 5, pp. 333-351, 2016, doi: 10.7726/ajhmt.2016.1019.
[30] S. Sharma, V. K. Dwivedi, and S. N. Pandit, “A review of thermoelectric devices for cooling applications,” International Journal of Green Energy, vol. 11, pp. 899–909, 2014, doi: 10.1080/15435075.2013.829778.
[31] H. S. Dizaji, S. Jafarmadar, S. Khalilarya, and A. Moosavi, “An exhaustive experimental study of a novel air-water based thermoelectric cooling unit,” Applied Energy, vol. 181, pp. 357-366, 2016, doi: 10.1016/j.apenergy.2016.08.074.
[32] H. Wang and Z. Pan, “Performance optimization of thermoelectric devices and its dependence on materials properties,” Materials Lab, vol. 2, 2023, Art. no. 220053, doi: 10.54227/mlab.20220053.
[33] J. G. Vián, D. Astrain, and M. Domınguez, “Numerical modelling and a design of a thermoelectric dehumidifier,” Appl. Therm. Eng., vol. 22, pp. 407–422, 2002, doi: 10.1016/S1359-4311(01)00102-8.
[34] C. Udomsakdigool, J. Hirunlabh, J. Khedari, and B. Zeghmati, “Design optimization of a new hot heat sink with a rectangular fin array for thermoelectric dehumidifiers,” Heat Transf. Eng., vol. 28, pp. 645–655, 2007, doi: 10.1080/01457630701266470.
[35] W. Huajun and Q. Chengying, “Experimental study of operation performance of a low power thermoelectric cooling dehumidifier,” Int. J. Energy Environ., vol. 1, no. 3, pp. 459–466, 2010.
[36] S. Liu, W. He, D. Hu, S. Lv, D. Chen, X. Wu, F. Xu, and S. Li, “Experimental analysis of a portable atmospheric water generator by thermoelectric cooling method,” Energy Procedia., vol. 142, pp. 1609–1614, 2017, doi: 10.1016/j.egypro.2017.12.538.
[37] W. He, P. Yu, Z. Hu, S. Lv, M. Qin, and C. Yu, “Experimental Study and Performance Analysis of a Portable Atmospheric Water Generator,” Energies, vol. 13, 2020, Art. no. 73, doi: 10.3390/en13010073.
[38] D.‑H. Im, H.‑C. Kwon, K.‑J. Kim, and K.‑H. Kim, “Study on the Design of a New Heatsink Cooling System for Thermoelectric Dehumidifer,” International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, Springer, vol. 21, pp. 75–80, 2020, doi: 10.1007/s12541-019-00259-x.
[39] M. Eslami, F. Tajeddini, and N. Etaati, “Thermal analysis and optimization of a system for water harvesting from humid air using thermoelectric coolers,” Energy Convers. Manag., vol. 174, pp. 417–429, 2018, doi: 10.1016/j.enconman.2018.08.045
[40] S. Chinnarao, V. V. Reddy, and D. R. Srinivasan, “Solar Water Condensation Using Thermoelectric Coolers,” International Journal of Advance Engineering and Research Development (IJAERD), vol. 4, no. 9, pp.615-618, 2017.
[41] T. J. Kadhim, A. K. Abbas, and H. J. Kadhim, “Experimental study of atmospheric water collection powered by solar energy using the Peltier effect,” IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, vol. 671, 2020, Art. no. 012155, doi: 10.1088/1757-899X/671/1/012155.
[42] A. Riahi, N. A. Zakaria, N. M. Noh, M. Z. M. Amin, A. M. Jusoh, et al., “Performance Investigation of 18 Thermoelectric Cooler (TEC) Units to Supply Continuous Daily Fresh Water from Malaysia’s Atmosphere,” Sustainability, vol. 13, 2021, Art. no. 1399, doi: 10.3390/su13031399.
DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.13329
Các bài báo tham chiếu
- Hiện tại không có bài báo tham chiếu