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

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，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)劃今年晚些時候到更干燥的地區(qū)測試這種鋁基集水設(shè)備。

一個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”。