在沙漠試驗中，新一代水收割機從空氣中運送淡水
最新的、基於鋁的金屬-有機框架——MOF-303的晶體光學顯微鏡圖像，它捕捉的水是早期用於水收割機的MOF的兩倍
去年10月，加州大學伯克利分校(University of California, Berkeley)的一個研究小組前往亞利桑那州的沙漠，把他們最新的水收穫機原型扔進了一戶人家的後院，開始在沒有陽光的情況下從空氣中吸水。
他們的大型新一代礦車的成功實地測試證明了他們團隊在2017年早些時候的預測:水礦車可以在非常低的溼度和低成本的條件下，每天/每夜循環抽取飲用水，這使它成為生活在世界乾旱缺水地區的人們的理想選擇。
“沒有什麼比這更好的了，”奧馬爾·亞吉(Omar Yaghi)說，他發明了礦車背後的技術。它在環境溫度下與周圍的陽光一起工作，沒有額外的能量輸入，你可以在沙漠中收集水。這個從實驗室到沙漠的旅程讓我們真正地把從一種有趣的現象變成了一門科學。
雅吉是加州大學伯克利分校(UC Berkeley)的James and Neeltje Tretter化學系主任，勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的一名科學家。
審判在斯科茨代爾,40%的相對溼度下降從晚上白天低至8%,證明了收割機應該易於擴展,只需添加更多的水吸收器,一個高度多孔材料稱為有機框架,或財政部。研究人員預計，目前的MOF (MOF-801)是由昂貴的金屬鋯製成的，他們最終將能夠從每公斤MOF(2.2磅)或每磅3盎司的水中獲得約200毫升(約7盎司)的水。
但是Yaghi也報告說他已經創造了一種新的基於鋁的MOF，叫做MOF-303，它至少便宜150倍，並且在實驗室測試中捕獲了兩倍的水。這將使新一代的礦車每天生產400毫升(3杯)的水，這相當於每天每磅半杯12盎司的蘇打水。
Yaghi說:“人們對這項技術的商業化產生了極大的興趣，已經有幾家創業公司致力於開發一種商業的採水設備。”“鋁MOF正在使這一技術在水生產中實用，因為它很便宜。”
Yaghi還與沙特阿拉伯利雅得的阿卜杜勒阿齊茲國王科技城(King Abdul Aziz City for Science and Technology in Saudi Arabia)和該國總統圖爾基索德穆罕默德阿爾索德親王(Prince Turki Saud Mohammad Al Saud Saud Saud)合作，研究納米材料和清潔能源聯合研究中心(joint research Center of Excellence for Nanomaterials and Clean Energy)的技術。
高吸水性的財政部
Yaghi是金屬-有機框架的先驅，金屬-有機框架是一種具有許多內部通道和孔的固體，所以一個糖立方尺寸的MOF的內部表面積可能有六個足球場那麼大。這個表面積很容易吸收氣體或液體，但同樣重要的是，加熱時迅速釋放它們。各種各樣的MOFs已經被測試，作為一種將更多的氣體裝進氫燃料汽車的油箱、從煙囪中吸收二氧化碳和儲存甲烷的方法。
幾年前，Yaghi發明了MOF-801，它可以很容易地吸收和釋放水分。去年，他在一個簡單的收割機裡測試了少量的水分，看他能否在夜間從周圍的空氣中收集水分，並利用太陽的熱量再次將其趕走。這個礦車是由麻省理工學院的一個合作者用少於2克的鎂建造的，它證明了這個概念是可行的:窗戶在陽光下霧濛濛的，儘管研究人員無法收集或精確地測量水。
今年早些時候，同樣的收穫機被運送到沙漠中，工作原理也很相似，儘管僅僅產生了水滴作為概念的證明。
在這篇新論文中，加州大學伯克利分校的研究小組——研究生尤金·卡普斯汀(Eugene Kapustin)和博士後研究員馬庫斯·卡姆茨基(Markus Kalmutzki)和法哈德·法希(Farhad Fathieh)——收集並測量了水，並在不同溼度、溫度和太陽強度的條件下測試了最新一代礦車。
收割機實質上是一個盒子裡的一個盒子。裡面的盒子裡有一個2平方英尺的床，床上鋪滿了穀物，打開來吸收空氣中的水分。它被包裹在一個兩英尺高的塑料立方體中，頂部和側面都是透明的。頂部在夜間開著，讓空氣進入，並與MOF接觸，但白天被更換，這樣盒子就可以像溫室一樣加熱，把水從MOF中抽回來。釋放出來的水凝結在外面的盒子裡，然後落到盒子的底部，研究人員用吸管把它收集起來。
大量的實地測試列出了一份藍圖，允許工程師根據亞利桑那州、地中海或其他任何地方的不同情況配置收割機，給定一個特定的MOF。
雅吉說:“這裡的關鍵發展是，它在低溼度環境下運行，因為在世界上的乾旱地區正是如此。”在這些條件下，即使在零度以下露點，礦車也會收集水。
Yaghi正在急切地等待下一個實地測試，該測試將測試鋁基的MOF，計劃在夏末的死亡谷進行測試，那裡白天的溫度達到110華氏度，晚上則保持在70華氏度，夜間的溼度低至25%。
閱讀更多 無名指下 的文章
