一種太陽能采集設(shè)備能夠在干燥的空氣中抽取出水份，即使在濕度低至20%的環(huán)境下也能抽取出數(shù)公升的水。
麻省理工學(xué)院(MIT)的科學(xué)家采用加州大學(xué)伯克利分校(University of California, Berkeley)所開發(fā)的一種特殊材料──金屬有機(jī)框架（MOF），開發(fā)出了一種太陽能采集設(shè)備，能夠在干燥的空氣中抽取出水份，即使在濕度低至20%的環(huán)境下也能抽取出數(shù)公升的水。
加州大學(xué)伯克利分?；瘜W(xué)家Omar Yaghi表示，這是在低濕度空氣中抽取水資源的重大技術(shù)突破。過去從空氣中抽取水的載體一般是家用電動(dòng)除濕機(jī)，但所耗費(fèi)的能源也相當(dāng)驚人。
參與這項(xiàng)研究的科學(xué)家們最近在《Science》期刊上公布了這項(xiàng)技術(shù)，他們開發(fā)的原型機(jī)在20%-30%的濕度條件下，能使用１公斤的MOF在12小時(shí)內(nèi)從空氣中抽取出2.8升左右的水。而麻省理工學(xué)院在屋頂上所做的一項(xiàng)測試證實(shí)，該設(shè)備在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中也能正常工作。
麻省理工學(xué)院與加州大學(xué)伯克利分校的MOF集水器。只能使用太陽能就能在12小時(shí)內(nèi)從低濕度的空氣中抽出幾升水。(圖片來源：MIT / laboratory of Evelyn Wang)
Yaghi希望未來這項(xiàng)裝置能在家中使用。事實(shí)上，早在20多年前他就開發(fā)出了金屬有機(jī)框架，當(dāng)時(shí)是將鎂或鋁等有機(jī)分子結(jié)合，用結(jié)構(gòu)玩具（tinker-toy）的方法來建構(gòu)出適合儲(chǔ)存氣體和液體的剛性多孔結(jié)構(gòu)。
此后，全球研究人員創(chuàng)造了超過20,000個(gè)不同的MOF，其中一些含有化學(xué)物質(zhì)如氫氣或甲烷──化學(xué)公司巴斯夫(BASF)正在裝滿天然氣燃料卡車上測試的一種Yaghi的MOF，因?yàn)樘畛淞薓OF的燃?xì)獠劭梢匝b三倍的甲烷，并在壓力下泵入空罐。其他的MOF則能從煙道氣中捕獲二氧化碳，催化吸附的化學(xué)物質(zhì)或加工廠中分離的石化產(chǎn)物的反應(yīng)。
金屬有機(jī)框架示意圖。該模型中的線是有機(jī)接頭，交會(huì)點(diǎn)則是多金屬單元。這是Omar Yaghi使用新網(wǎng)狀化學(xué)組合的結(jié)晶海綿的構(gòu)建塊。黃色球體代表可以充滿水的多孔空間。（圖片來源：加州伯克利大學(xué)）
2014年，Yaghi和他在加州伯克利大學(xué)的研究小組合成了一種由鋯金屬和己二酸組成的MOF，接著他向麻省理工學(xué)院的機(jī)械工程師Evelyn Wang建議，合作開發(fā)新的集水系統(tǒng)。
Evelyn Wang和她的學(xué)生設(shè)計(jì)了一個(gè)塵埃級尺寸的MOF晶體，并把這種細(xì)沙狀多孔材料夾在一塊太陽能吸收器與一塊冷凝板中間制成了吸水器。當(dāng)環(huán)境空氣通過多孔MOF擴(kuò)散時(shí)，水分子優(yōu)先附著在內(nèi)部表面上。X射線衍射研究表明，水蒸氣分子通常以八角形立方體聚集。
在室內(nèi)應(yīng)用時(shí)，通過窗戶進(jìn)入的加熱了MOF，并將集結(jié)的水導(dǎo)到冷凝板，最后水蒸氣在凝板上凝結(jié)成液態(tài)水，再滴到容器中。
Yaghi 指出，這個(gè)架構(gòu)提供了一種從空氣中收集水的新方法，不需要相對高的濕度條件，而且比其他現(xiàn)有技術(shù)更節(jié)能。不過他也指出，該架構(gòu)還有很大改進(jìn)空間。目前MOF只能從空氣中吸收20%的水份，而其他MOF材料很可能可達(dá)到40%以上的吸收效能。另外，通過調(diào)整材料結(jié)構(gòu)也能在更高或更低的濕度水平下展現(xiàn)更好的效能。
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