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在野外试验中,设备从沙漠的空气中提取水

爱欧塔智能科技 2021-09-13 08:12:47

麻省理工学院的研究人员发明了一种新装置,可以在沙漠空气中取水

麻省理工学院开发的系统即使在极端干旱地区也能提供饮用水。 

David L. Chandler | MIT News Office 
March 22, 2018

http://news.mit.edu/2018/field-tests-device-harvests-water-desert-air-0322

 

这好像是白拿了什么东西,但你真的可以从最干燥的沙漠空气中直接得到可以喝的水。

 

即使在地球上最干旱的地方,空气中也有一些水分,而获取水分的有效方法可能是在这样干燥的地方生存的关键。现在,麻省理工学院的研究人员已经证明,这样的提取系统是可行的。

 

研究人员说,新设备是根据该团队去年首次提出的概念设计的,现在已经在亚利桑那州坦佩的干燥空气中进行了实地测试,证实了新方法的潜力,不过仍有很多工作要做,以扩大这一过程的规模。

 

机械工程系Gail E. Kendall教授Evelyn Wang说,这项新的工作今天在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上发表,其中包含了对去年发表在《科学》杂志上的一篇论文中描述的最初概念的一些重大改进。麻省理工学院博士后Sameer Rao和前研究生Hyunho Kim SM ’14、PhD'18与麻省理工学院(MIT)和加州大学伯克利分校(University of California at Berkeley)的另外4位作者一起,是这篇最新论文的主要作者。

 

Wang说,去年的报纸引起了极大的关注。“它得到了大量的宣传和一些批评,”她说。现在,“本文对上次提出的所有问题都作了明确的说明。我们已经验证了这些观点。”

 

研究人员说,该系统采用新的高表面积材料,即金属-有机骨架MOFs)材料,即使相对湿度低到10%可以从最干燥的沙漠空气中提取饮用水。目前的方法从空气中提取水需要更高的湿度例如收集雾的方法需要100%的相对湿度,基于露水的制冷系统需要50%以上同时需要大量的能量来冷却。因此,在世界最干旱的地区,新的系统也有可能满足尚未得到满足的对水的需求。

 

Wang说,研究小组在位于坦佩的亚利桑那州立大学屋顶上安装了一个测试设备,在一个代表性的干旱地区进行了地测试,证明我们可以从空气中提取水, 甚至当露点在度以下的时候也可以

 

研究人员说,这个小样机完全靠太阳光驱动量产后,每公斤MOF每天可以扑捉超过0.25升水。Kim说,经过材料设计优化,产量可以达到当前版本的三倍。

Rao说,我们的发明不仅对相对湿度要求更低, 更主要是我们采用完全被动模式,不需要泵和压缩机,或任何移动部件。只要有足够的阳光就可以。

 

团队之前描述过采用被动地运行系统的可能性,Rao说,“现在我们已经证明了这是可行的。”Kim说,目前的版本只能在单一的日夜循环下使用,但是“通过利用大量的低品位的热源,比如生物质和废热,持续运行也是可能的。”

 

Wang说,下一步是扩大系统的规模,提高系统的效率。“我们希望有一个能够生产一升水的系统。”这些小的初始测试系统只是为了产生几毫升,以证明这个概念在现实环境下是可行的,但是她说,“我们希望看到水流出来!”这样做的目的是生产足够个人家庭使用的供水。

 

该小组对该系统产生的水进行了测试,没有发现微量的杂质。质谱测试显示“MOF中没有任何物质会渗入水中,”Wang说。“这说明这种材料是非常稳定的,我们可以得到高质量的水。”

 

加州大学洛杉矶分校材料科学与工程教授Yang Yang杨洋,音译)表示:“这项技术非常棒,因为它实际演示了基于真正沙漠气候下的冷气集水系统,”他没有参与这项工作。

 

“这为解决干旱气候条件下的水资源短缺问题提供了一种新的途径,”Yang说。“如果人们能够进一步提高生产能力,这项技术可以在缺水的地区,如南加州,产生真正的作用

 

该小组成员还包括加州大学伯克利分校的研究生Eugene Kapustin 、麻省理工学院的研究生Lin Zhao和博士Sungwoo Yang 、伯克利的化学教授Omar Yaghi以及沙特阿拉伯的阿卜杜勒阿齐兹国王科技城。

 

MIT新闻办公室准许转发。 Reprinted with permission of MIT News.

 

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