德克萨斯大学研究人员发明将夏季热空气转化为饮用水的新装置

德克萨斯大学研究人员发明将夏季热空气转化为饮用水的新装置德克萨斯大学的研究人员创造了一种水凝胶,它能利用阳光从空气中产生可饮用的水。这项技术可制成高效的微凝胶,有望为全球水资源短缺问题提供一种经济、便携的解决方案。上图为利用凝胶收集的水样。资料来源:德克萨斯大学奥斯汀分校利用太阳能制水研究人员能够在低至40摄氏度的条件下,利用太阳能从大气中提取水并使其成为可饮用水,这与得克萨斯州和世界其他地区的夏季天气相吻合。这意味着,有朝一日,热量过高、清洁水源极少的地方的人们只需在室外放置一个装置,它就能为他们制水,而无需付出额外的努力。"有了我们的新型水凝胶,我们就不只是凭空取水了。我们做得非常快,而且不消耗太多能量,"科克雷尔工程学院沃克机械工程系和德克萨斯材料研究所的材料科学与工程教授GuihuaYu说。"我们的水凝胶真正吸引人的地方在于它是如何释放水的。想想炎热的德克萨斯州的夏天--我们可以利用气温的自然起伏,不需要开加热器。"从空气中生成水的原型设备。资料来源:德克萨斯大学奥斯汀分校根据湿度条件,该装置每公斤凝胶材料可产生3.5至7公斤水。这项研究的一个重要特点是,水凝胶可适应被称为"微凝胶"的微颗粒。这些微凝胶可以提高速度和效率,使这种设备更接近现实。通过将水凝胶转化为微小颗粒,可以实现超快的水捕捉和释放。这提供了一种新型、高效的吸附剂,通过每天多次循环,可以显著提高产水量。研究人员正在对该技术进行更多改进,以期将其转化为商业产品。其中一个重点领域是优化微凝胶的工程设计,以进一步提高效率。扩大规模是下一步的重要工作。研究人员的目标是将他们的研究成果转化为切实可行、可扩展的解决方案,在全球范围内作为一种低成本、便携式的清洁饮用水制造方法使用。这可能会改变埃塞俄比亚等国家的民众的生活,因为这些区域有近60%的人口无法获得基本的清洁饮用水。实验室的研究生赵雅萱说:"我们开发这种设备的最终目的是让全世界需要快速、持续获得清洁饮用水的人都能用上,尤其是在那些干旱地区。"该团队正在研究用有机材料制成的其他版本的设备,这将降低大规模生产的成本。在向更具商业可行性的设计过渡的过程中,也面临着扩大吸湿剂生产规模和保持产品寿命耐用性的挑战。研究的重点还包括如何使设备便于携带,适用于各种应用场景。本项目由韦尔奇基金会诺曼-哈克曼化学研究奖(NormanHackermanAwardinChemicalResearch)和卡米尔-德雷福斯教师学者奖(CamilleDreyfusTeacher-ScholarAward)资助。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1390123.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1390123.htm

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研究人员用创新型吸水鳍片从空气中收集饮用水一个简单、紧凑的系统首先收集空气中的水分(左),然后在加热时释放被截留的液体(右),从而获得饮用水。图片来源:XiangyuLi编辑清洁、安全的水是一种有限的资源,能否获得取决于当地的水体。但即使是干旱地区,空气中也会有一些水蒸气。为了收集少量湿气,《ACS能源快报》(ACSEnergyLetters)上的研究人员开发出了一种紧凑型装置,这种装置带有吸附涂层翅片,可以先吸附湿气,然后在加热时产生饮用水。他们表示,这种原型设备有助于满足日益增长的用水需求,尤其是在干旱地区。地球大气中蕴藏着数万亿升淡水蒸气,但要收集这种无色、透明、稀薄的气体却很困难。以前,研究人员开发了一些系统来捕捉露水或雾,将液体汇集到容器中。但在露水不多的干燥地区,温度响应水凝胶、金属有机框架或沸石(结晶铝硅酸盐)等特殊材料可能有助于从空气中吸附少量水分,并在加热时释放水分。然而,要使这些吸水剂在实际应用中切实可行,就需要将它们整合到带有废热源的紧凑型便携设备中,例如在高温下运行的应用或作为副产品释放热量的系统。因此,李翔宇、BachirElFil及其同事开发出了一种符合这些规格的湿度收集器。研究人员设计了吸水"翅片",将铜片夹在涂有市售沸石的铜泡沫之间。作者说,与以往侧重于材料开发的研究相比,吸附床与材料特性的共同设计造就了薄吸附翅片,这种翅片结构紧凑,能快速收集水。为了进行概念验证,他们制作了一种装置,将10片小型吸附翅片并排放置在铜底板上,间距约为2毫米,这样的间距可以最大限度地从相对湿度为10%的沙漠空气中捕获水分。在一小时内,吸附翅片达到饱和,然后在底座温度达到华氏363度时释放出捕获的水分。根据24个收集-释放周期的推断,研究小组计算出,在相对湿度为30%的空气中,鳍片上1升的吸水涂层每天可产生多达1.3升的饮用水,这个体积是之前开发的设备的2到5倍。这项工作为每天多次从干燥空气中快速捕获水分和集水提供了关键机会。研究人员说,随着进一步的开发,该系统可以集成到产生废热的现有基础设施中,如建筑物或运输车辆,为干旱地区提供一种具有成本效益的饮用水生产方式。编译自/scitechdaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1436180.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1436180.htm

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