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用太陽能從沙漠空氣中收集水?科學(xué)家已經(jīng)喝過了

   2018-06-14 科技日?qǐng)?bào)108170
核心提示:美國研究人員近日開發(fā)并測試了一種吸水設(shè)備,可僅利用太陽能,在沙漠里收集空氣中的水。水在地球上含量最豐富,約占所有物質(zhì)的70
美國研究人員近日開發(fā)并測試了一種“吸水”設(shè)備,可僅利用太陽能,在沙漠里收集空氣中的水。

水在地球上含量最豐富,約占所有物質(zhì)的70%,但人類實(shí)際可飲用的淡水只占其中2.5%。隨著人口增長、氣溫上升,全球水危機(jī)也日益嚴(yán)重,這促使科學(xué)家們開始研發(fā)更好的水資源收集方式。多數(shù)研究集中在海水淡化技術(shù),但也有少數(shù)研究在鉆研如何從干燥空氣中“吸取”稀有水分。


用鋁制成的新型MOF-303材料結(jié)構(gòu)圖


金屬有機(jī)框架材料集水設(shè)備


第二看臺(tái)

美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校奧馬爾˙亞吉研究團(tuán)隊(duì)在最新一期美國《科學(xué)進(jìn)展》雜志上發(fā)表論文介紹,他們前往亞利桑那州的沙漠中實(shí)測了這種設(shè)備,并成功收集到了空氣中的水。

據(jù)介紹,該設(shè)備使用了名為“金屬有機(jī)框架”(MOF)的固體多孔材料,這種由金屬鋯制成的材料極易吸收液體和氣體,且能在被加熱后迅速將它們釋放。這款新型集水設(shè)備,將多孔MOF晶體壓縮在太陽能吸熱器與冷凝板之間,其原理是當(dāng)空氣流過MOF時(shí),水分子被MOF束縛,接著等陽光照射加熱設(shè)備,水分子變成蒸汽,于箱子內(nèi)部冷凝成液態(tài)水并往下滴入收集器中。

實(shí)測中,設(shè)備里的“金屬有機(jī)框架”在夜間吸收了空氣中的水,并在白天借助太陽能加熱,將水排放到特定容器中。去年,團(tuán)隊(duì)于學(xué)院大樓屋頂進(jìn)行測試,條件與莫哈維沙漠相似(平均濕度約20%),12小時(shí)內(nèi)從空氣中吸取了2.8公升水,創(chuàng)下令人驚訝的紀(jì)錄。

這項(xiàng)技術(shù)不但不需要相對(duì)濕度高的條件,能源效率也比其他現(xiàn)有技術(shù)好。這次,團(tuán)隊(duì)將測試地點(diǎn)移往斯科茨代爾沙漠地區(qū),進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)測。在那里,相對(duì)濕度從夜間的40%下滑至白天的8%。而實(shí)測結(jié)果顯示,只要添加更多金屬有機(jī)框架材料,就算濕度極低,設(shè)備也能擴(kuò)大規(guī)模吸收更多水分,平均每公斤MOF材料可收集220毫升水。

研究人員表示,測試使用的MOF材料MOF-801由昂貴金屬鋯制成,所幸奧馬爾現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出由鋁制成的新型MOF材料MOF-303,價(jià)格可便宜至少150倍,目前在實(shí)驗(yàn)室測試中捕獲到比MOF-801多兩倍的水,相當(dāng)于每公斤MOF材料可生產(chǎn)超過400毫升(3杯)水。研究人員計(jì)劃今年晚些時(shí)候到更干燥的地區(qū)測試這種鋁基集水設(shè)備。

一個(gè)人每天至少要喝一杯罐裝可樂容量的水,而MOF設(shè)備能在一小時(shí)內(nèi)收集到這些水量。科學(xué)家想證明,假如你不幸于沙漠中迷失方向,你可以靠這種設(shè)備活下來,堅(jiān)持至救援出現(xiàn)。在加州大學(xué)伯克利分校公布的影片中,一名研究人員真的喝下了這杯“水”。
 
標(biāo)簽: 太陽能
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