数十亿人全年或部分时间内无法获得清洁用水,他们必须远行收集清洁用水。直接从空气中提取水为他们提供了莫大的福音。现有饮用水采集技术通常需要高湿度和大量电力,这是昂贵的而且不方便的。该问题正在不断地被解决。目前研究正在开发依赖于现成太阳能源的稳健系统,其具有可扩展性,可以用于干旱地区,该地区具有世界上三分之一的人口,而且通常处于贫困之中。
马萨诸塞理工学院和加利福尼亚大学伯克利分校的合作者已经测试获得了一种不需要电力的方法。该团队希望其技术克服大多数吸水材料(如加湿器中的沸石)的缺点:其吸水需要高湿度,而且仅在加热时才能放弃其捕获的水,这需要能量。
该系统的核心是一类称为金属 – 有机骨架(MOF)的多孔晶体,多年前由化学家Omar M. Yaghi先生在加州大学伯克利分校研究获得。通过选择金属和有机物的特定组合,科学家们可以选择每个MOF的化学性质,从而定制功能。除了多功能性之外,MOFs的巨大希望在于它们具有非常大的孔隙:内部的表面积几乎是多孔沸石的10倍。一克糖大小的立方体MOF晶体的内表面积大约等于足球场的面积。
Yaghi集团四月份与麻省理工机械工程师Evelyn Wang一起报道了一种具有高亲和力的MOF-801(富马酸锆)的原型设备。它将水分从空气中吸入其大孔中,并且可以根据其低等级热量的自然阳光将水收集起来。该设备每千克的MOF每天可以收获2.8升的水,即使在相对湿度低达20%的情况下,类似于沙漠的湿度,也不需要额外的能量输入。(根据Yaghi,一个人每天至少需要一个苏打水罐,或355毫升的饮用水)。然而,研究还有待改进,进一步MOF实验应该使该技术更便宜(锆每公斤150美元),
在亚利桑那州斯科茨代尔,一个名为零质量水(Zero Mass)的新兴公司开始销售一种不需要连接电网或现有供水系统的太阳能系统。太阳能电池板提供能量,其通过专有的吸水材料驱动空气,并且将提取的水分冷凝成流体。当太阳不发光时,小型锂离子电池可操作该装置。该公司说,一个单一的太阳能电池板可以每天生产两到五升液体,储存在一个30升的储存罐中,为保持健康和品味还可以增添钙和镁。
零质量水的创始人Cody Friesen和亚利桑那州立大学的材料科学家开发了该系统,目的是使其在世界任何地方可持续和轻松地工作。一个安装太阳能电池板的系统销售约3,700美元,其中还包括降低全球部分地区缺乏水资源基础设施成本而实施的10%的捐款。Friesen指出,在美国提供无瓶水的同一个小组也可以向缺乏水的学校提供干净的水,以便孩子“能够受教育和不生病”。过去一年,他说,该系统已经被陆续放置在美国西南部,和其他几个国家(墨西哥,约旦和迪拜),而且该公司最近还向黎巴嫩提供了该装置,经费来源于美国。当大多数人考虑太阳能时,而他们考虑电力,未来人们会考虑到水的丰富。“
参考: Scientific American
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