水氣夜晚時可進入盒子的內部,並在白天時藉由光照熱釋放到盒子的外部收集。(圖:Stephen McNally )

加利福尼亞大學柏克萊分校( University of California, Berkeley )去年十月時,於亞利桑納州( Arizon )的沙漠放置了新型的集水器進行實地試驗。這集水器僅需日照時的熱量,無需任何電力,便可收集空氣中的水分。

本月初,研究團隊將試驗結果發表於《科學先端》( Science Advances )期刊上。數據顯示,此裝置能夠在低濕度、低成本的條件下使用。有望解決世界上水資源匱乏區域的問題。

集水器

實驗地點位於亞利桑納州的斯科莰代爾( Scottsdale ),其相對濕度的變化極大。夜晚時為 40 %,但到了白天就僅剩 8 %。因此,其團隊開發的集水器利用了此特點,在夜晚時透過具有多孔隙特性的金屬有機框架材料( Metal-Organic Framework ,MOF)吸取空氣中的水蒸氣;接著在白天時藉由日照的溫度加熱後,釋放出水並收集於容器內。

集水器目前使用的 MOF-801 是由貴金屬鋯( zirconium )製成。雖試驗結果顯示,每日每公斤的 MOF-801 可汲取 100 克的水,但鋯金屬的價格仍過高,若要量產並不容易。

MOF-303

此研究團隊的負責人,奧馬爾·亞基博士( Dr. Omar M. Yaghi )為金屬有機框架材料的權威。MOF 的內部具有大量的孔洞,因此相當適合用於吸收液體、氣體。

而亞基博士已開發了以鋁為基材製造的 MOF-303 來取代昂貴的 MOF-801 ,其價格僅為後者的 1/150 ,且能汲取兩倍的水量,即為每日每公斤 200 克,具有更大的潛力用以商業化、規模化生產。

未來發展

此團隊已規劃了下一次的實地試驗,以測試 MOF-303 的效能。下一次的測試地點將位在死亡谷( Death Valley ),此地區的環境條件更為艱困,夜晚時的濕度低於 25 %,白天的溫度可高達攝氏 43 度。若試驗結果樂觀,也許能在不久的將來用於貧困沙漠地區作為安全飲用水的來源。

 

參考資料:

  1. Fathieh, F., Kalmutzki, M. J., Kapustin, E. A., Waller, P. J., Yang, J., & Yaghi, O. M. (2018). Practical water production from desert air. Science Advances, 4(6). doi:10.1126/sciadv.aat3198
  2. Sanders, R. (2018, June 13). In desert trials, next-generation water harvester delivers fresh water from air. BERKELEY NEWS
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