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  • 1 # 大洋網

    現在倒是有科研團隊在研究沙漠空氣中“吸出”水的技術。

    加州大學伯克利分校的科研團隊帶著他們新型的“吸水”裝置來到了亞利桑那州的沙漠做實驗。亞利桑那州沙漠鋁基金屬有機框架MOF-303的晶體光學顯微鏡影象

    科技前沿

    水資源短缺一直是困擾人類的最大問題之一,而據科學家估算,大約有13萬億升淡水分佈在大氣中,大約相當於地球全部淡水的10%。因此,科學家一直在研發相關技術,希望從大氣中採集淡水。

    在空氣潮溼的地區,從大氣中採水已被證實可行,但問題是,空氣乾燥的地區,如沙漠地區,才是缺水嚴重、更需要大氣水採集技術的地方。我們能從乾燥的空氣中“吸出”淡水嗎?這簡直是異想天開,然而卻實現了——美國加州大學伯克利分校的科研團隊利用空氣採水新裝置,僅輔以太Sunny的協助,在亞利桑那州沙漠成功從空氣中吸收水蒸氣,製造出可飲用的淡水。

    沙漠採水前景廣闊

    在亞利桑那州沙漠的實驗中,亞吉團隊用1千克MOF801收集到了200毫升的水,即MOF801能吸收自身重量約20%的水。

    由於金屬鋯的價格高達每千克150美元,用其為材料採水成本太高,亞吉團隊又利用金屬鋁開發出了鋁基金屬有機框架MOF303,成本僅為前者的1/150,而且吸水能力還更強,有望實現每千克材料每天收集400毫升水。

    “低成本的大氣採水技術已經引起了商業機構的極大興趣,已經有好幾家初創公司嘗試開發可商業推廣的淡水收集器。鋁基金屬有機框架令大氣採水商業化變得可行,因為它很便宜。”亞吉說。

    全世界有21%的陸地面積為沙漠,在如此廣闊的沙漠中生存和活動,水資源必不可少。想象一下,如果淡水收集器技術成熟並得以商業推廣,沙漠或乾旱地區的每個家庭都有一個僅僅使用太陽能就能從空氣中獲得生活用水的新型裝置,可以在非常低的溼度和低成本下每天迴圈提取可飲用的水,那將是非常理想的選擇。

    此外,亞吉團隊還根據不同的溫度和溼度條件測試淡水收集器的效能,使裝置無論在亞利桑那州、地中海或其他地方,都能因應不同的氣候條件發揮最大功效。

    “亞利桑那州沙漠實驗是大氣採水技術的一個關鍵突破,它實現了低溼度運作,低溼度是全世界乾旱地區共同面臨的氣候條件。”亞吉說,他希望淡水收集器在零下溼度的環境中也能收集水。

    因此,亞吉正在急切地等待下一場現場測試——在今年夏末,他和團隊將帶著鋁基MOF前往位於莫哈韋沙漠與科羅拉多沙漠的死亡谷,這裡白天溫度高達43攝氏度,夜間溼度低至25%,他們會成功嗎?

    去年10月,來自加州大學伯克利分校的科研團隊帶著他們新型的“吸水”裝置來到了亞利桑那州的沙漠,這臺淡水收集器被放在了一戶人家的後院,它的任務是從沙漠空氣中“吸出”淡水。

    前所未有的僅靠Sunny實現沙漠採水

    沙漠裡空氣溼度的晝夜差別為這個“不可能的任務”提供了機會——亞利桑那州沙漠白天的空氣溼度低至8%,但晚間空氣溼度則有40%——利用溼度差,科研人員想出了“夜間收集水汽,白天利用太陽能蒸餾淡水”的方法。實驗結果正如他們的設想:這臺淡水收集器在一個夜晚/白天迴圈裡成功採集到200毫升淡水。

    “這是前所未有的。”新型淡水收集器的發明者亞吉說,“僅靠Sunny,沒有額外的能量輸入,我們就可以在沙漠中收集水。這次的沙漠採水實驗讓我們真正把‘收集空氣水’這個話題從一個有趣的現象變成了一門可行的科學。”

    亞吉是世界化學界金屬有機框架(簡稱MOF,一類具有高比表面積、低晶體密度的固體多孔材料)領域的先驅,目前是加州伯克利大學“詹姆斯和尼爾泰·特雷特”講席化學教授,同時也是勞倫斯伯克利國家實驗室的成員。幾年前,亞吉就創造了MOF801,這種固體多孔材料以金屬鋯為主要原料,能輕易吸收液體和氣體,且能在被加熱後迅速將液體蒸餾釋放。

    去年,亞吉突發奇想地做了個小實驗,想看看裝置能否在一夜之間從周圍的空氣中收集水汽,並利用白天太陽的熱量令水汽蒸餾成水。於是,亞吉團隊和麻省理工的機械工程師合作,把MOF801製成淡水收集器。他們用不到兩克的MOF801建造了一個小模型,儘管研究人員無法收集從而精確地測量這個模型收集的水,但模型的玻璃壁被蒙上了一層水汽——這證明了亞吉的設想可行。接下來,就有了亞利桑那州沙漠的擴大規模實驗。

    結構淡水收集器:“超級海綿”

    在瞭解淡水收集器如何工作之前,讓我們先認識一下MOF801。把MOF801放在透檢視中,我們可以看到這種固體多孔材料記憶體在非常多的內部通道和孔,這使得一個方糖大小的MOF就具有六個足球場大小的內表面積——而這就是他們能夠從最乾燥的空氣中擠出水分的秘密。從某種意義上說,它們就是超級海綿。

    從外表看,淡水收集器實際上是一個雙層的正方體盒子,外層透明塑膠盒子的主要作用是隔熱。內盒裡,一個2平方英尺大小的MOF801晶體床被壓縮於太Sunny吸收器和冷凝板之間。

    淡水收集器外層的太陽能板在晚上開啟,內盒的MOF從空氣中吸附水蒸氣;白天,外層太陽能板閉合並負責加熱,促使水蒸氣釋放進入冷凝板,在冷凝板上凝結成液態水,透過吸管滴入用於收集水的容器。

  • 2 # 刁博

    把空氣直接轉換成水,並應用到沙漠的開發中,這個想法挺美。不過,這個想法和曾經轟轟烈烈的“水變油”有區別嗎?用很簡單的科學知識就能知道水變油是騙局,水只有氫和氧兩種元素,油裡面還要有碳元素,化學反應不會點石成金生成新元素,所以八九十年代轟轟烈烈的水變油是騙局。

    把空氣直接轉換成水,也是一個道理。空氣中的氮氣約佔了78%,氧氣約佔21%,剩餘的1%絕大多數是氬氣。空氣中幾乎沒有遊離的氫,也幾乎沒有甲烷一類的含氫化合物,雖然空氣中含有極少量的水蒸氣,但是把那些水蒸氣提取出來不能叫“轉換成水”。想將空氣直接轉換成水,同樣也需要點石成金術。

    依靠點石成金術將這種元素轉換成另外一種元素,再生成水,並非是嚴格的不可能,核反應就能夠做到,但成本極高、效率極低。真若是有了那樣的點石成金術,恐怕還會有效率更高的方法能夠將空氣中的水蒸氣提取出來,或者是能夠將大地中的水分提取出來,甚至直接從遙遠的距離傳送過來。

    換個方法能夠收到奇效,不必在一棵樹上吊死。

  • 3 # 畫字先生

    這種技術不會有的,從元素上看,空氣裡氧很多但氫很少,當然如果以後空氣汙染厲害了氫可能會多起來。空氣轉水相比其他獲得水途徑效益十分低。現在有很多種技術是收集空氣裡的水分收集起來,為沙漠和缺水地區提供飲用水

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