科学家从沙漠空气中“挤”水 每天可从湿度低至20%干燥空气中制取数升水

 

  你无法从一块石头中挤出水来,但是从沙漠的天空中“拧”出水来现在却是可能的——通过一种新的海绵状装置,人们如今可以利用太阳光从空气中吸取水蒸气,即使在很低的湿度下也是如此。

  该设备所包含的每千克海绵样吸收器每天可生产近3升的水,而研究人员说,未来的版本将会更好。这意味着那些生活在世界上最干燥地区的家庭可能很快就将有一个太阳能设备能够提供所需的全部的水,而这一装置也有望使数十亿人从中受益。

  美国《科学》杂志4月13日发表的这项研究表明,即便在沙漠地区,人们也有望借助一种新设备从无所不在的空气中“吸水”。

  麻省理工学院和加利福尼亚大学伯克利分校研究人员报告说,他们研制的这种原型设备,仅利用太阳能,每天可从湿度低至20%的干燥空气中制取出数升水。

  “这是解决从低湿度空气中‘吸水’这个长期挑战的一个重大突破,”研究负责人之一、加州大学伯克利分校的Omar Yaghi在一份声明中说,“现在还没有其他方法能够这样做,除非动用额外的能源。家用的除湿机需要耗电,用这种方式‘生产’水成本非常昂贵。”

  在新研究中,Yaghi的团队利用金属锆与己二酸研制出一种叫“金属有机框架”的细沙状多孔材料,而麻省理工学院Evelyn Wang的团队把这种材料制成了吸水器,细沙状多孔材料被夹在一块太阳能吸收器与一块冷凝板中间。

  设备工作时,细沙状多孔材料从空气中吸附水蒸气,太阳能板负责加热,促使水蒸气释放进入冷凝板,在冷凝板上凝结成液态水,最后滴入用于收集水的容器中。

  研究人员说,在湿度为20%至30%的空气中,每千克这种细沙状多孔材料12小时能收集2.8升水。他们计划接下来进一步改进这种材料及设备的“吸水”效率。

  “我们希望做到的是,如果您被丢在沙漠中,靠这种设备就能存活。”Yaghi说。

  并未参与该项研究的伊利诺伊州埃文斯顿市西北大学化学家Mercouri Kanatzidis表示,从沙漠的空气中收获水“曾经是一个长时间的梦想”。“这项研究是一个重要的概念证明。”Kanatzidis说。

  Yaghi指出,新的设备还有很多需要改进的地方。首先,锆的价格是每公斤150美元,这使得水收集设备因成本太高而无法广泛使用。然而,Yaghi说,他的团队已经在用铝替代锆抓取水的MOF的设计中获得了初步的成功(铝的价格是锆的1/100)。这可能使得未来水收集设备因为成本低而不仅能够满足干旱地区人们对水的需求,甚至能够为沙漠中的农民提供水资源。

      来源:科学网