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韩华
用太阳能从沙漠空气中收集水?科学家已经喝过了
发表于:2018-06-14 10:07:03
来源:新华社

美国研究人员近日开发并测试了一种“吸水”设备,可仅利用太阳能,在沙漠里收集空气中的水。

水在地球上含量最丰富,约占所有物质的70%,但人类实际可饮用的淡水只占其中2.5%。随着人口增长、气温上升,全球水危机也日益严重,这促使科学家们开始研发更好的水资源收集方式。多数研究集中在海水淡化技术,但也有少数研究在钻研如何从干燥空气中“吸取”稀有水分。


用铝制成的新型MOF-303材料结构图。


金属有机框架材料集水设备。


第二看台

美国加利福尼亚大学伯克利分校奥马尔·亚吉研究团队在最新一期美国《科学进展》杂志上发表论文介绍,他们前往亚利桑那州的沙漠中实测了这种设备,并成功收集到了空气中的水。

据介绍,该设备使用了名为“金属有机框架”(MOF)的固体多孔材料,这种由金属锆制成的材料极易吸收液体和气体,且能在被加热后迅速将它们释放。这款新型集水设备,将多孔MOF晶体压缩在太阳能吸热器与冷凝板之间,其原理是当空气流过MOF时,水分子被MOF束缚,接着等阳光照射加热设备,水分子变成蒸汽,于箱子内部冷凝成液态水并往下滴入收集器中。

实测中,设备里的“金属有机框架”在夜间吸收了空气中的水,并在白天借助太阳能加热,将水排放到特定容器中。去年,团队于学院大楼屋顶进行测试,条件与莫哈维沙漠相似(平均湿度约20%),12小时内从空气中吸取了2.8公升水,创下令人惊讶的纪录。

这项技术不但不需要相对湿度高的条件,能源效率也比其他现有技术好。这次,团队将测试地点移往斯科茨代尔沙漠地区,进行了现场实测。在那里,相对湿度从夜间的40%下滑至白天的8%。而实测结果显示,只要添加更多金属有机框架材料,就算湿度极低,设备也能扩大规模吸收更多水分,平均每公斤MOF材料可收集220毫升水。

研究人员表示,测试使用的MOF材料MOF-801由昂贵金属锆制成,所幸奥马尔现在已经开发出由铝制成的新型MOF材料MOF-303,价格可便宜至少150倍,目前在实验室测试中捕获到比MOF-801多两倍的水,相当于每公斤MOF材料可生产超过400毫升(3杯)水。研究人员计划今年晚些时候到更干燥的地区测试这种铝基集水设备。

一个人每天至少要喝一杯罐装可乐容量的水,而MOF设备能在一小时内收集到这些水量。科学家想证明,假如你不幸于沙漠中迷失方向,你可以靠这种设备活下来,坚持至救援出现。在加州大学伯克利分校公布的影片中,一名研究人员真的喝下了这杯“水”。

新华社 

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