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材料|重大突破！MIT“空气取水”系统产量倍增 大规模应用指日可待

财联社（上海 ， 编辑 黄君芝）讯 ， 三年前 ， 为解决干旱地区的水资源短缺问题 ， 麻省理工学院（MIT）研发了一种“空气取水”的系统 ， 该系统可以利用金属有机框架材料（MOFs）从干燥地区的空气中提取水资源 ， 而且能源来源是太阳能(000591,股吧) 。 当地时间10月14日 ， MIT宣布其终于解决了该系统的产量问题 ， 大规模应用指日可待 。
虽然从空气中提取水资源的技术早就有了 ， 但这些设备的表现取决于空气的湿度 ， 或者说取决于大气中水分的含量 。 传统的空气取水装置要求空气湿度须在50%以上 ， 还需要制冷、抽水机和压缩机等设备 ， 这些设备还需要消耗额外的能源并进行维护 。 而此前麻省理工的发明可以从湿度在20%左右的干燥空气中提取水分 ， 而且是依靠太阳能电池板的被动供电 。
在此前MIT提出的概念中 ， 空气会在夜间进入一层MOF材料 ， 而第二天早上 ， 来自太阳的热量就会将水分以水蒸气的形式从MOF材料中释放出来 ， 随后就是压缩和收集的过程了 。 但这种材料价格昂贵且供应有限 ， 而且该系统的水输出量不足以满足实际系统的需要 。
经过3年时间的不懈努力 ， 研究人员现在表示 ， 如今通过采用解吸和冷凝的“双层设计” ， 再加之新吸附材料的使用 ， 该设备的产量已经显著提高 ， 其可扩展性也得到了极大的提高 。 据悉 ， 新设计使用了一种叫沸石的吸附材料 ， 取代了MOF 。 这种材料易于获得 ， 稳定性好 ， 而且也具有合适的吸附剂性能 。
具体而言 ， 新的“双层设计”巧妙地利用了水在相变时产生的热量 。 盒子状系统顶部的太阳能吸收板收集太阳的热量 ， 加热沸石 ， 释放出该材料在夜间捕获的水分 。 蒸汽在集热板上凝结 ， 这个过程也会释放热量 。 集热板是一块铜板 ， 直接位于第二层沸石层的正上方并与之接触 ， 在该层中 ， 冷凝热被用来从下一层释放蒸汽 。 从这两层中收集的水滴最终汇集到一个收集槽中 。
材料|重大突破！MIT“空气取水”系统产量倍增 大规模应用指日可待
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据悉 ， 新系统的整体生产能力较三年前的早期版本翻了一倍 ， 尽管准确的速率还要取决于当地的温度变化、太阳通量和湿度水平 。 此外相比之下 ， 新系统可以在湿度低至20%的情况下工作 ， 除了阳光或其他可用的低等级热源外 ， 不需要任何能源输入 。
研究人员还表示 ， 关键是双层架构的设计 ， 它的有效性已经被证明 ， 人们可以通过寻找更好的吸附材料 ， 以进一步提高生产率 。 目前每平方米每天约0.8升水的产量在某些应用中可能已经足够 ， 但如果通过进一步的微调和材料替换 ， 产量还将进一步提高 ， 这可能会成为大规模的实际应用 。
“目前已经有一种材料正在开发中 ， 这种材料的吸附力比这种特殊的沸石大5倍 ， 可能会导致相应的水产量增加 。 ”研究人员补充道 。
（责任编辑：王治强 HF013）


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