美國一班科學家最近研發一種由「金屬-有機框架」組成的水分收集器，利用太陽能，可以從空氣中收集水分。相比其他相似的技術，這設備更節約能源，而且在空氣濕度較低的條件下也能運作，可在一小時內製造出一個人一天所需的清水，有望能解決乾旱地區欠缺食水的問題。
金屬-有機框架「抓住」目標分子
這種水分收集器主要由金屬-有機框架（metal-organic framework，MOF）組成，由美國加州大學伯克利分校化學教授 Omar Yaghi 及其研究團隊發明。20 多年來，Yaghi 的團隊一直研究將鎂、鋁等金屬與有機分子結合，製成可以儲存氣體和液體的硬性多空結構。至今全球科學家們共合成了兩萬多種不同結構和用途的MOF。
2014 年，研究團隊成功合成了一種新的 MOF，由鋯和己二酸構成，能夠與水蒸氣結合。隨後，研究團隊與麻省理工學院（MIT）機械工程師 Evelyn Wang 展開合作，開始研究利用這種新的 MOF 製造一個水分收集器。
他們設計的水分收集器，將一千克的 MOF 晶體壓縮在一個太陽能吸收器和冷凝板中間。當環境空氣通過多孔 MOF 時，水分子在內表面聚集。太陽能使 MOF 加熱，促使結合的水分子向冷凝板移動，凝結成液態水，滴到收集器中。
在 20%-30% 的濕度下，該裝置在 12 小時內可收集 2.8 公升的清水。在 MIT 進行的屋頂實驗證實，在現實生活環境中，裝置亦能成功運作。
收集水分，節能高效
Yaghi 表示，從低濕度空氣中收集水分是一個長期以來的挑戰，目前的裝置，例如家用的除濕器，「制水」成本太高，必需消耗大量能源。而這個使用 MOF 的水分收集器則只需太陽能運作，是一個很大的進步。
同時，Yaghi 表示，這個概念水分收集器還有很大的改良空間。現在的 MOF 只能吸收自身重量 20% 的水分，但其他材料可以吸收 40% 甚至更多，甚至還可以調節材料在濕度高或低的時候的效率。
現在 Yaghi 的團隊正在研究繼續改進 MOF，而 Wang 的團隊則致力改良整個系統，增加制水量。Yaghi 認為，收集的水量多少有很大的提升空間。他們希望這個發明能幫助居住於沙漠或其他乾旱地區的人，未來這些地區如不幸斷水，這個收集器不到一小時，就可以制出一個人一天所需的清水，拯救居民的性命。
參考資料：
- Kim, H., Yang, S., Rao, S., Narayanan, S., Kapustin, E., Furukawa, H., . . . Wang, E. (2017). Water harvesting from air with metal-organic frameworks powered by natural sunlight. Science, 356(6336), 430-434.
- Sanders, R. (April, 2017). Device pulls water from dry air, powered only by the sun. Berkeley News.