MIT开发新装置 将空气变成饮用水无需电源

美国麻省理工学院（MIT）的工程师开发出一种新装置，可以从空气中收集水分以取得安全饮用水，即便在很干燥的沙漠中也可实现。而且，该装置可以独立运作，完全不需要电池或太阳能板等电源。

MIT在新闻稿中指出，全球有22亿人缺少安全的饮用水。在美国，超过4,600万人面临水资源短缺的问题。他们不是没有自来水，就是饮用水不安全。

为了帮助人们取得安全且负担得起的饮用水，MIT的工程师正在开发一种非常规的水源——空气。地球大气层中含有无数以水蒸气形式存在的水。如果能有效收集和冷凝这些水蒸气，就能为河流和湖泊等传统水资源匮乏的地区提供干净的饮用水。

该校工程师开发出的新装置是一块窗户大小的黑色垂直面板，由具有吸水性的水凝胶材料制成，封装在一个涂有冷却层的玻璃箱内。

这种水凝胶类似黑色气泡膜，内部有小型圆顶结构。当这些结构吸收水蒸气时，它们会膨胀。当水蒸气蒸发时，它们会收缩回去。而蒸发的水蒸气会凝结在玻璃上，经由管道向下流出，最终变成干净的饮用水。

该装置完全独立运作，无需电池、太阳能电池板或电网供应电源。研究团队在北美最干燥的地区——加州死亡谷（Death Valley）测试该装置超过一周的时间。即使在湿度极低的条件下，该装置也能以每天160毫升（约三分之二杯）的速度从空气中提取出饮用水。

研究团队估计，即使在干旱的沙漠环境中，将多个垂直面板以小型阵列的方式排列，也能为一个家庭提供饮用水。此外，该系统的产水量会随着湿度的增加而增加，从而能够在温带和热带气候条件下提供更多饮用水。

有别于类似的水凝胶集水器设计，MIT的新装置解决了另一个关键问题。其它团队设计的集水器所产生的水可能含有盐分，需要额外的过滤。盐是一种天然的吸水材料，研究人员将盐（通常是氯化锂）嵌入水凝胶中可以增加其吸水率。但缺点是，这些盐在最终收集时可能会随着水一起泄漏。

然而，MIT研究团队在其新装置的水凝胶中添加了一种额外的成分——甘油，这是一种能够使盐自然稳定的液体化合物，可以将它们留在凝胶中，而不会结晶并随水泄漏。这使得他们收集的水中盐含量低于安全饮用水的标准阈值。

尽管这种新装置目前只有一个面板，集水量还不是很多，但如果同时使用多个面板，其收集的饮用水可能就足够一个家庭使用，而且这些面板所占面积也不大。

研究人员表示，这只是一个概念验证设计，还有很多地方可以优化。比如说，他们可以采用多面板设计。他们正在研发下一代材料，以进一步提升其内部的性能。

MIT机械工程系和土木与环境工程系教授赵选贺（Xuanhe Zhao）说：“我们设想，你将来有一天可以配置一系列这样的面板。因为它们都是垂直的，所以占地面积非常小。”

他说：“现在，人们可以把它建得更大，或者把它做成并排的面板，为人们提供饮用水，并产生真正的影响。”

上述研究成果于6月11日发表在《自然-水》（Nature Water）期刊上。