美国研究人员近日开发【fā】并测试了一种“吸【xī】水”设备，可仅利用太【tài】阳能，在沙漠【mò】里【lǐ】收集【jí】空气中【zhōng】的水【shuǐ】。
水在地球上【shàng】含量【liàng】最丰富，约占所有物【wù】质的【de】70%，但【dàn】人类实际可饮用的淡水只占其【qí】中2.5%。随【suí】着人口增长、气温上升，全【quán】球水危机也日益严重，这促使科学家们【men】开始研发更好【hǎo】的水资【zī】源收集【jí】方式。多数研究【jiū】集中在海【hǎi】水淡【dàn】化技【jì】术，但【dàn】也【yě】有少数【shù】研究在【zài】钻研如【rú】何从干【gàn】燥空气中“吸取”稀有水分【fèn】。
金属有机框架材料集水设备
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【yī】期美国《科学【xué】进展》杂志上【shàng】发表论【lùn】文介绍【shào】，他们前往亚利桑那州【zhōu】的沙【shā】漠【mò】中实测了这种设备【bèi】，并成【chéng】功收集【jí】到了空气中的水。
据介绍【shào】，该设备使用了名为“金属有【yǒu】机框架”(MOF)的固体多孔【kǒng】材【cái】料，这种由【yóu】金属锆【gào】制成的材【cái】料极易吸收液体和气体，且能在被【bèi】加热后迅【xùn】速将【jiāng】它们释【shì】放。这款【kuǎn】新型集水设备，将【jiāng】多孔MOF晶体压缩在太阳能吸热器与冷凝板之间，其【qí】原理【lǐ】是【shì】当空气流过MOF时，水分子被【bèi】MOF束缚，接着等阳光照射加热设备，水分子【zǐ】变成【chéng】蒸汽，于【yú】箱子内【nèi】部冷凝成液态水并【bìng】往下滴入【rù】收集器【qì】中。
实测中，设备里的“金属有机框【kuàng】架【jià】”在【zài】夜间吸收【shōu】了空气【qì】中的水【shuǐ】，并在白【bái】天借助太阳能加热，将水排放【fàng】到特定容器【qì】中。去年，团【tuán】队于【yú】学院大【dà】楼屋【wū】顶进行【háng】测试，条件【jiàn】与【yǔ】莫哈维沙漠【mò】相似【sì】(平均湿度【dù】约20%)，12小时内从空【kōng】气中吸取了2.8公升水，创下令人惊讶【yà】的纪录。
这项技术不【bú】但不需要相对湿度高【gāo】的条件【jiàn】，能源效率也比其他【tā】现有技术好。这次，团队将测【cè】试地点移【yí】往斯科茨【cí】代尔沙漠地区，进行了【le】现场实测。在那【nà】里，相对湿度从夜间的40%下【xià】滑【huá】至【zhì】白天的8%。而实测结果显示【shì】，只要添加更【gèng】多金属有【yǒu】机框架材料，就算湿度【dù】极低，设【shè】备也【yě】能【néng】扩【kuò】大规模吸【xī】收更多【duō】水分，平均每公斤MOF材料【liào】可收集220毫【háo】升水。
研究人员表【biǎo】示【shì】，测【cè】试使用的MOF材料MOF-801由【yóu】昂【áng】贵金【jīn】属【shǔ】锆制成，所【suǒ】幸奥马尔现在已【yǐ】经开发出由铝制成的新型MOF材【cái】料MOF-303，价【jià】格可便宜【yí】至少150倍【bèi】，目【mù】前在实验【yàn】室【shì】测试中捕获到【dào】比MOF-801多【duō】两倍的水，相当于每公斤MOF材【cái】料可生产超过400毫升(3杯【bēi】)水。研究人员计划今年晚些时候到更干燥的地区【qū】测试这种铝基集水设备。
一个人每天至【zhì】少要喝一【yī】杯罐装可乐容量的【de】水，而【ér】MOF设备能在一【yī】小时【shí】内收集到【dào】这些水量。科【kē】学家想【xiǎng】证明，假如【rú】你不幸于沙漠【mò】中迷失方向，你可以靠这种设备【bèi】活下来，坚持至救援出现。在【zài】加州大学伯克利【lì】分校公布的影片中，一【yī】名研【yán】究人员真【zhēn】的喝下了这【zhè】杯“水【shuǐ】”。
