今日头条12月10日讯：太阳能集水技术取得了突破性进展，它使用创新的凝胶和系统设计从大气中有效地提取水。这项技术可以彻底改变干旱、阳光充足地区的用水状况，满足饮用水和其他用途的关键需求。

大气采水器利用吸湿凝胶和盐向干旱地区供水。目前有超过 22 亿人生活在水资源紧张的国家，据联合国估计，每年有 350 万人死于与水有关的疾病。由于最需要改善饮用水的地区也位于世界上阳光最充足的地方，人们对利用阳光来帮助获取清洁水产生了浓厚的兴趣。

中国上海交通大学的研究人员开发出了一种前景广阔的新型太阳能大气集水技术，可以帮助为这些艰苦的干旱地区的人们提供足够的饮用水。他们在 AIP 出版期刊《应用物理评论》（Applied Physics Reviews）上发表了他们的研究成果。

这项大气集水技术可用于增加日常供水需求，如家庭饮用水、工业用水和个人卫生用水。

克服传统挑战

一直以来，研究人员在向水凝胶中注入盐时都面临着挑战，因为较高的盐含量会因盐析效应而降低水凝胶的膨胀能力。这导致了盐的渗漏和吸水能力的下降。

"给我们留下深刻印象的是，即使在 1 克聚合物中注入多达 5 克的盐，生成的凝胶仍能保持良好的膨胀和捕盐性能，"研究人员王如竹说。

日间大气集水循环示意图。资料来源：王如竹

创新的吸湿凝胶和系统设计

研究人员利用植物衍生物和吸湿盐合成了一种超级吸湿凝胶，这种凝胶能够吸收和保留大量水分。在干旱的大气环境中，一公斤干凝胶可吸附 1.18 公斤的水，而在潮湿的大气环境中，则可吸附多达 6.4 公斤的水。这种吸湿凝胶制备简单、成本低廉，因此适合大规模制备。

此外，研究小组还采用了一种带有解吸室和冷凝室的原型，并行配置。他们在冷凝室中使用了涡轮风扇，将解吸水的回收率提高到 90% 以上。

在室外原型演示中，研究小组发现，即使在阳光微弱的上午或下午，它也能释放出吸附水。该系统还能在白天同时实现吸附和解吸。

未来的应用和优化

研究小组将努力利用可再生能源实现同时吸附和解吸，以最大限度地提高单位质量吸附剂的日产水量，从而进一步优化该系统的性能，使其在制水领域得到实际应用。

除日常制水外，能收集大气水的吸附材料还能在未来的应用中发挥重要作用，如除湿、农业灌溉和电子设备的热管理。

参考文献：《基于同时吸附-解吸的超吸湿多孔凝胶的日间空气-水收集》，作者：向成杰、杨新格、邓芳芳、陈志辉、王茹竹，2023 年 12 月 5 日，《应用物理评论》。

doi: 10.1063/5.0160682 编译来源：ScitechDaily