中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：去年，科學(xué)家基于金屬有機(jī)框架材料（MOF）開發(fā)出動(dòng)力全來(lái)自太陽(yáng)能的水資源收集設(shè)備，12 小時(shí)內(nèi)從相對(duì)濕度只有 20% 的空氣中吸取了 2.8 公升水。今年團(tuán)隊(duì)前往沙漠地區(qū)進(jìn)行實(shí)測(cè)，結(jié)果證明該設(shè)備也能在極低濕度（8%）的空氣中吸收水分，假如有天你不幸迷失在沙漠，或許你能靠這種簡(jiǎn)單設(shè)備活下來(lái)，堅(jiān)持到救援出現(xiàn)。
地球上有 70% 物質(zhì)都是水，但人類實(shí)際可飲用的淡水只占其中 2.5%，隨著人口增長(zhǎng)、氣溫上升，全球水危機(jī)也日益嚴(yán)重，促使科學(xué)家開發(fā)更好的水資源收集方式。多數(shù)研究集中在海水淡化技術(shù)，但也有少數(shù)研究鉆研如何從干燥空氣中「榨取」稀有水分。
麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)去年初利用加州大學(xué)柏克萊分校終身教授、知名化學(xué)家?jiàn)W馬爾·亞基（Omar Yaghi，注）發(fā)明的金屬有機(jī)框架材料（metal-organic framework，MOF），開發(fā)出一款新型集水設(shè)備，將多孔 MOF 晶體壓縮在太陽(yáng)能吸熱器與冷凝板之間，其原理是當(dāng)空氣流過(guò) MOF 時(shí)，水分子被 MOF 束縛，接著等陽(yáng)光照射加熱設(shè)備，水分子變成蒸氣發(fā)布，于箱子內(nèi)部冷凝成液態(tài)水并往下滴入收集器中。
當(dāng)時(shí)團(tuán)隊(duì)于學(xué)院大樓屋頂進(jìn)行測(cè)試，條件與莫哈維沙漠（Mojave Desert）相似（平均濕度約 20%），12 小時(shí)內(nèi)從空氣中吸取了 2.8 公升水，創(chuàng)下令人驚訝的紀(jì)錄，這項(xiàng)技術(shù)不但不需要相對(duì)濕度高的條件，能源效率也比其他現(xiàn)有技術(shù)好。
▲ 麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)利用金屬有機(jī)框架材料于 2017 年開發(fā)的集水設(shè)備。（Source：加州大學(xué)柏克萊分校）
今年，團(tuán)隊(duì)將測(cè)試地點(diǎn)移往沙漠現(xiàn)場(chǎng)，位于美國(guó)極西之鎮(zhèn)斯科茨代爾（Scottsdale），在那里，相對(duì)濕度從夜間的 40% 下滑至白天的 8%。而實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，只要添加更多金屬有機(jī)框架材料，就算濕度極低，設(shè)備也能擴(kuò)大規(guī)模吸收更多水分，平均每使用 1 公斤 MOF 材料可收集 220 毫升水。
不過(guò)上述測(cè)試使用的 MOF 材料（MOF-801）由昂貴金屬鋯（zirconium，化學(xué)符號(hào) Zr）制成，所幸?jiàn)W馬爾現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出由鋁制成的新型 MOF 材料（MOF-303），價(jià)格可便宜至少 150 倍，目前在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中捕獲多 2 倍的水，相當(dāng)于每 1 公斤 MOF 材料可生產(chǎn)超過(guò) 400 毫升（3杯）水。
團(tuán)隊(duì)正摩拳擦掌準(zhǔn)備進(jìn)行新型 MOF 材料的實(shí)地測(cè)試。
▲ 此為由鋁制成的新型 MOF-303 材料結(jié)構(gòu)圖。（Source：加州大學(xué)柏克萊分校）
「一個(gè)人每天至少要喝一杯罐裝可樂(lè)容量的水，而 MOF 設(shè)備能在 1 小時(shí)內(nèi)收集到這些水量?！箍茖W(xué)家想證明，假如你不幸于沙漠中迷失方向，你可以靠這種設(shè)備活下來(lái)，堅(jiān)持至救援出現(xiàn)。在加州大學(xué)柏克萊分校發(fā)布的影片中，一名研究人員真的喝下了這杯「水」。
