水蒸氣收割機,從稀薄的空氣中抽出創紀錄的飲用水

水蒸氣收割機,從稀薄的空氣中抽出創紀錄的飲用水

左起,研究人員是夏志勇,馬修·洛根和斯賓塞·蘭格文 約翰·霍普金斯APL

乾淨的水到處都是,幾乎比您想像的要多-大部分時間它在空中漂浮。當然,它不是特別適合飲用,但現在約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室(APL)的研究人員發現了可以從空氣中收集大量水的材料。

與我們之前討論過的類似系統一樣,關鍵在於稱為金屬有機框架(MOF,metal-organic framework)的材料。這些結構的表面積是任何已知材料中最高的 - 實際上,如果您能展開一克MOF,就足以覆蓋足球場。單層、海綿狀晶體可用於捕獲、存儲和釋放化學化合物(例如水),並且較大的表面積為化學反應和分子吸附提供了更多空間。

水蒸氣收割機,從稀薄的空氣中抽出創紀錄的飲用水

許多先前的研究設法使用MOF吸收空氣中的水蒸氣並將其以液體形式收集以供飲用。結果各不相同,從每天每公斤MOF 100毫升水到2018年使用UC Berkeley設計的每天每公斤1.3升以上。但是新系統打破了這一記錄。

該研究的主要作者夏志勇說:“在理想條件下,我們確定了1公斤MOF每天可產生8.66升水,這是一個非凡的發現。”該研究的第一作者夏志勇說:“這將幫助我們加深對這些材料的理解,並指導發現下一代集水方法。”

水蒸氣收割機,從稀薄的空氣中抽出創紀錄的飲用水

金屬有機框架(MOF)如何從稀薄空氣中捕獲水的示意圖約翰·霍普金斯APL

為了創建性能更好的新版本,該團隊研究了10種不同類型的MOF,並研究了哪些屬性使它們更有效。他們還研究了不同的環境條件(例如溫度和溼度)如何影響其吸收水蒸氣的能力。

該團隊計劃繼續研究其他類型的MOF,以及如何將其組合和配置,以查看該系統是否可以更有效地工作,並且是在乾燥的條件下工作。畢竟,這是最需要飲用水的地方。

該研究發表在《科學報告》雜誌上。


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