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      在沙漠試驗中,利用特殊的吸附材料和疏水表面,下一代水收割機可從空氣中提供淡水
      編輯:尚蒙科技無錫有限公司   時間:2018-06-09

      去年10月,加利福尼亞大學伯克利分校的團隊前往亞利桑那州的沙漠,將他們最新的原型水收割機放到了一個家庭的后院,并開始從陽光下吸收除空氣以外的任何電力。他們較大的新一代收割機的成功現場測試證明了該團隊2017年早些時候的預測:水收割機可以在非常低的濕度和低成本的情況下每天/每天循環提取飲用水,非常適合人們生活在世界上干旱缺水的地區。

      “沒有這樣的事情,”奧馬爾Yaghi說,他發明了收割機的技術?!八梢栽诃h境溫度和周圍的陽光下運行,并且無需額外的能量輸入就可以在沙漠中采集水分。這種從實驗室到沙漠的旅程使我們能夠將一個有趣的現象真正變成一門科學?!?/span>

      Yaghi,加州大學伯克利分?;瘜W系的James和Neeltje Tretter椅子以及勞倫斯伯克利國家實驗室的一名教授科學家,他的團隊將在6月8日出版的“ 科學 ”雜志上報道水收集收獲機的首次現場測試結果進展。

      在斯科茨代爾,相對濕度從夜間高達40%下降到白天低至8%的試驗證明,收割機應該很容易通過添加更多的吸水劑(一種高度多孔的稱為金屬有機框架的材料或MOF。研究人員預計,使用目前由昂貴的金屬鋯制成的MOF(MOF-801),他們最終將能夠收獲每千克(2.2磅)MOF約200毫升(約7盎司)水或3盎司每磅水。

      但Yaghi也報道說,他已經開發出一種新的基于鋁的MOF,稱為MOF-303,價格便宜至少150倍,并且在實驗室測試中捕獲了兩倍的水。這將使新一代收割機每天從一公斤MOF生產超過400毫升(3杯)水,相當于每磅每天12盎司蘇打水的半量。

      Yaghi說:“對此進行商業化引起了極大的興趣,并且有幾家初創公司已經開始開發商用集水設備?!颁XMOF使這種水的生產非常實用,因為它便宜?!?/span>


      Yaghi還與沙特阿拉伯利雅得的阿卜杜勒阿齊茲國王科學技術城及其總裁Turki Saud Mohammad Al Saud博士就該技術合作,共同研究納米材料和清潔能源卓越中心。

      超吸收性MOFs

      Yaghi是金屬有機骨架的先驅,這種骨架具有如此多的內部通道和孔洞,以致糖立方尺寸的MOF可能具有六個足球場大小的內部表面面積。該容易吸收氣體或液體,但同樣重要的是,加熱時可快速釋放它們。已經對各種類型的MOF進行了測試,以便將更多的氣體裝入氫燃料汽車的儲罐中,從煙囪吸收二氧化碳并儲存甲烷。

      幾年前,Yaghi創造了MOF-801,它易于吸收和釋放水分,去年他在一臺簡單的收割機上測試了少量的水,以查看他是否可以在夜間捕獲環境空氣中的水分,并利用太陽熱將其驅出再次使用。該收割機由麻省理工學院的合作者使用少于2克的MOF制造,證明了這個概念是有效的:雖然研究人員無法收集或準確測量水,但窗戶在陽光下霧化。

      今年早些時候,同一臺收割機被運送到沙漠,并且工作類似,雖然再次只有水滴作為概念驗證。

      對于這篇新論文,加州大學伯克利分校研究生Eugene Kapustin和博士后研究員Markus Kalmutzki和Farhad Fathieh收集并測量了水分,并測試了最新一代采集器在不同濕度,溫度和太陽強度條件下的情況。

      收割機本質上是一個盒子內的盒子。內盒裝有一個2平方英尺的MOF谷物床,通向空氣以吸收水分。這是裝在一個兩英尺塑料立方體與透明的頂部和側面。頂部在夜間敞開讓空氣流入并與MOF接觸,但在白天更換,因此箱子可以像溫室一樣升溫,從而將水從MOF中排出。釋放出來的水凝結在外箱內部并落到底部,研究人員用吸管收集。

      廣泛的現場測試提供了一張藍圖,允許工程師根據特定的MOF在亞利桑那州,地中?;蚱渌魏蔚胤綖椴煌臈l件配置收割機。

      Yaghi說:“這里的關鍵發展是它在低濕度下運行,因為這就是世界干旱地區的情況?!?nbsp;在這些條件下,收割機即使在零度以下的露點下也能收集水分。

      Yaghi急切地等待下一次,該測試將測試鋁基MOF,并計劃在夏末的死谷,白天溫度達到110華氏度,夜間保持在70s,夜間濕度低至25%。


      進一步探索: 設備從干燥空氣中抽取水,僅由太陽提供動力

      更多信息: F. Fathieh等人,“沙漠空氣中的實用水生產”,Science Advances(2018)。advances.sciencemag.org/content/4/6/eaat3198



      Read more at: https://phys.org/news/2018-06-trials-next-generation-harvester-fresh-air.html#jCp




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